Das Bearbeitungszentrum besteht aus NC-Nietmaschine, Drehteller, Sortiertopf sowie Überwachungskamera und Bestückungsroboter.

Das Bearbeitungszentrum besteht aus NC-Nietmaschine, Drehteller, Sortiertopf sowie Überwachungskamera und Bestückungsroboter.ABB

Der im schwäbischen Remshalden beheimatete Hersteller von Montage- und Nietmaschinen Friedrich rüstet seit zehn Jahren sämtliche Maschinen mit Sicherheitskomponenten von ABB Jokab Safety aus. Diese erreichen dabei durchgängig den höchsten Performance Level PL e sowie SIL 3. So auch das Bearbeitungszentrum C1311, das aus NC-Nietmaschine, Drehteller, Sortiertopf sowie Überwachungskamera und Bestückungsroboter besteht. Der Sicherheits-Controller Pluto S46 v2 spielt dabei eine zentrale Rolle: Er überwacht sämtliche Sicherheitsfunktionen des Bearbeitungszentrums. Das 90 mm breite, mit einem Busanschluss versehene Gerät verfügt über sechs unabhängig voneinander schaltbare Sicherheitsausgänge und 40 Eingänge für Unfallschutzgeräte und sonstige Sensoren. Außerdem lassen sich 16 dieser Eingänge wahlweise als nicht sichere Ausgänge benutzen. Durch das dynamische Ein- und Ausgangssignal kann der Controller bis zu 390 Sensoren einkanalig nach PL e überwachen. Da dessen Programmierung über die kostenfreie Pluto Manager Software in der Darstellung eines Kontaktplans erfolgt, lassen sich mit dem Gerät auch kleinere Maschinen steuern. Der Pluto Manager basiert auf Windows und verfügt über TÜV-zertifizierte Sicherheitsfunktionsblöcke. Durch den verringerten Verdrahtungs-, Projektierungs- und Materialaufwand spart der Maschinenbauer bares Geld. Der Wegfall zahlreicher Sicherheitsrelais und die kleine Baugröße des Controllers sorgen für ausreichende Platzreserven im Schaltschrank.

Der Controller CECX erfüllt umfangreiche SPS-Funktionen und steuert auch Mehrachsbewegungen mit Interpolation.

Der Controller CECX erfüllt umfangreiche SPS-Funktionen und steuert auch Mehrachsbewegungen mit Interpolation.ABB

Komfortabel einrichten und steuern

Die Hauptfunktionen des Bearbeitungszentrums lassen sich über ein zentrales, schwenkbares Bedienpult mit Touchscreen und Windows-Oberfläche steuern. Herzstück davon ist die FMW-Friedrich PC-Steuerung, auf der eine Codesys Soft-SPS mit integrierter HMI läuft. Außerdem enthält das System eine Rezepturverwaltung sowie eine CANopen-Schnittstelle und eine zentrale Datenerfassung. Auch ein Ethernetanschluss und ein Daten­archiv über eine UL-Datenbank gehören dazu.

Im Startfenster des Bedienpults lassen sich alle Betriebsarten anwählen, ebenso gespeicherte Fertigungs-Programme und Störungen, die im Klartext angezeigt werden. Über den Statistik-Button kann der Anwender alle qualitätsrelevanten Daten einsehen. Auch während der laufenden Produktion lassen sich wichtige Prozess­parameter der Maschine ablesen und protokollieren. Aufgezeichnet werden die tatsächlichen Prozessdaten, also die Ist-Werte: etwa die Länge der unbearbeiteten Niete und zum Beispiel die verarbeitete Höhe des Nietkopfes.

Im Einrichtmodus der Maschine gibt der Anwender die Produktionsdaten als Festwert direkt oder im Teach-in-Modus ein. Das erfolgt über den Touch-Bildschirm. Beim Einrichten lassen sich über einen tragbaren Joystick alle Achsen genau anfahren und positionieren. Die für den Niet-Prozess relevanten Daten und Parameter werden unter einer Programm-Nummer in eine übersichtliche Tabelle eingetragen und gespeichert. Zudem fasst das System gleiche Vorgänge auf Wunsch zu Bearbeitungsgruppen zusammen. Im Tisch und im Werkstückträger sind zudem jeweils Lesegeräte installiert, die beim Weitertakten oder Werkstückträgerwechsel erkennen, welches der Bearbeitungsprogramme erforderlich ist.

Die Safeballs dienen als Zweihandsteuerung, mit der der Bediener die Anlage um einen Arbeitstakt weiterbewegt.

Die Safeballs dienen als Zweihandsteuerung, mit der der Bediener die Anlage um einen Arbeitstakt weiterbewegt.ABB

Der sichere Ball

Am Arbeitsplatz für das Handbestücken des Bearbeitungszentrums sind zwei sogenannte Safeballs angebracht. Diese dienen als Zweihandsteuerung, mit der der Bediener die Anlage um einen Arbeitstakt weiterbewegt. Jeder Ball enthält zwei Schaltelemente, welche jeweils ein eigenes, mechanisches Antriebselement besitzen und so die Möglichkeit zur Manipulation einschränken Der Bediener muss die zwei mal zwei Schaltelemente innerhalb von 0,5 s betätigen. Da dies nur mit der Hand möglich ist, benötigen die Bedienelemente keine Abdeckung mehr. Durch die daraus resultierende einfachere Erreichbarkeit der Bedienstellen steigt die Produktivität. Die ergonomische Form der Safeballs sowie die Montage auf einem beweglichen Kugelgelenk schonen gleichzeitig die Gelenke des Bedieners und mildern Ermüdungserscheinungen. In Verbindung mit dem Controller, der die Betätigung aller vier Schalt­elemente innerhalb von 0,5 s überwacht, erfüllt der Safeball alle Anforderungen der EN ISO 13849-1 für den Performance Level PL e und die Sicherheitsstufe IIIc nach EN 574.

Die elektromagnetische Zuhaltung Magne 2B mit eingebautem Sicherheitssensor Eden kann eine Tür mit einer Zuhaltekraft von bis zu 1.500 N geschlossen halten.

Die elektromagnetische Zuhaltung Magne 2B mit eingebautem Sicherheitssensor Eden kann eine Tür mit einer Zuhaltekraft von bis zu 1.500 N geschlossen halten.ABB

Hält die Klappe

Die elektromagnetische Zuhaltung Magne 2B mit dem Sicherheitssensor Eden kann eine Tür oder Klappe mit einer Zuhaltekraft von bis zu 1.500 N geschlossen halten. Dabei überwacht der berührungslose Sensor die Öffnung. Der Elektroma­gnet enthält einen Informations-Ausgangskontakt, der anzeigt, ob die Zuhaltekraft die erforderliche Stärke erreicht hat. Auf diese Weise lässt sich außerdem feststellen, ob die Zuhaltung funktioniert und sich zwischen dem Elektromagnet und der Ankerplatte nichts befindet. Unterschiedliche Zuhaltekräfte lassen sich mittels Spannungsänderung am Elektromagneten zwischen 0 und 30 V einstellen. Bei einer Spannung von 0 V ist kein Ma­gnetfeld mehr vorhanden – auch kein Remanenzmagnetismus. Mit dem Anschlussblock ‚Tina 12A‘ und dem achtpoligen M12-Stecker lassen sich jeweils zwei der Zuhaltungen an einen Sicherheits-Controller anschließen.

Drehteller (vorne) und NC-Nietmaschine sind Herzstück des Bearbeitungszentrums.

Drehteller (vorne) und NC-Nietmaschine sind Herzstück des Bearbeitungszentrums.ABB

Eins nach dem anderen

Der Arbeitsablauf der Anlage geht folgendermaßen vonstatten: Der Sortiertopf stellt die Nietbolzen auf einer Förderstrecke bereit. Der Bestückungsroboter entnimmt die Nietbolzen und legt sie in das sogenannte Nest auf dem Werkstück­träger. Der Bediener taktet den bestückten Werkstückträger in seinen Arbeitsbereich, vervollständigt die Baugruppe und löst über die Zweihandsteuerung den Start aus. An der nächsten Station überprüft die Kamera das Vorhandensein und die richtige Lage der Teile und erteilt die Freigabe für den nächsten Takt. In der nachfolgenden Station wird das Nietprogramm automatisch Schritt für Schritt abgearbeitet. Der Bestückungsroboter entnimmt die genieteten Teile und befüllt den Werkstückträger neu. Alle Positionierachsen werden mittels High-Speed-Servomotoren angefahren. Hohe Beschleunigungsraten ermöglichen dabei kurze Taktzeiten und Verfahrgeschwindigkeiten bis 600 mm/s.

Anwender im Detail

Maschinen- und Werkzeugbau D. Friedrich

Das 1948 im schwäbischen Remshalden-Geradstetten gegründete Unternehmen ‚Maschinen- und Werkzeugbau D. Friedrich‘ fertigt Radialpunkt-Nietmaschinen und elektrische Tischpressen und ist Marktführer für CNC-Nietmaschinen. Das Unternehmen beschäftigt 55 Mitarbeiter und erzielte 2012 einen Umsatz von 7 Millionen Euro, 15 % davon im Export. Hauptkunden sind Zulieferer der Automobilindustrie. Der nach ISO 9001: 2008 zertifizierte Maschinenbauer fertigt zunehmend Montage- und Bearbeitungszentren für Automobil-Dachsysteme und hat Niederlassungen in Italien, Frankreich, Tschechien, Polen, Russland und China.