Industriekommunikation
Plug-and-produce mit smartem Subsystem
Das Maschinenbauunternehmen KMS Automation standardisiert Press- und Fügeanwendungen mit dem Smart Function Kit von Bosch Rexroth. Das mechatronische Subsystem vereinfacht das Maschinendesign, steigert die Prozessqualität und verkürzt die Time-to-Market.
Es ist eine logische Konsequenz: Die Automobilindustrie verlagert die Qualitätssicherung in der Montage zunehmend auf die Zulieferfirmen. Diese wiederum verlangen von ihren Automatisierungspartnern, dass sie die technischen Voraussetzungen hierfür schaffen und außerdem immer schneller liefern. Wer als Maschinenbauunternehmen international wettbewerbsfähig bleiben möchte, benötigt für typische Aufgaben intelligente und kurzfristig einsatzfähige Subsysteme. So zum Beispiel für Pressen und Fügen.
Die vor 25 Jahren gegründete KMS Automation ist spezialisiert auf die Bereiche Automatisierungstechnik, Vorrichtungs- und Sondermaschinenbau. Rund 115 Beschäftigte arbeiten am Firmensitz in Schramberg-Waldmössingen im mittleren Schwarzwald. Den entscheidenden Impuls zur Standardisierung von Press- und Fügeprozessen gab die Anfrage eines weltweit agierenden Automotive-Zulieferers.
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Nachdem sich eine anfänglich angedachte Eigenentwicklung als zu kostenintensiv erwiesen hatte, nahm KMS Automation das Angebot des langjährigen Systempartners Bosch Rexroth an, sich an der kontinuierlichen Weiterentwicklung des Subsystems Smart Function Kit Pressing zu beteiligen. „Diese Chance ließen wir uns nicht entgehen“, erklärt Unternehmensgründer und bisheriger Geschäftsführer Peter Schneider. „Die Zusammenarbeit war von Anfang an sehr engagiert und konstruktiv.“
Standardisieren mit smarten Servopressen
Innerhalb der zu realisierenden Anlage bildet das Smart Function Kit das zentrale Bauteil in der ersten von fünf Montagestationen. Das Subsystem besteht aus den Baugruppen elektromechanischer Zylinder, Servomotor, Antriebsregler, Industrie-PC und Kraftsensor. Darüber hinaus nutzt KMS Automation in der Montagelinie auch Gewindetriebe und Linearführungen sowie Aluminiumprofile von Bosch Rexroth. Die primäre Aufgabe der Servopresse besteht darin, ein rund 250 mm langes Rohr elektromechanisch durch den Innenraum einer Aluminium-Ölwanne zu führen und mit einer definierten Kraft in die dafür vorgesehene Passung einzupressen. Durch das zusätzlich verklebte Rohr verläuft später die Antriebswelle des Fahrzeugs. Die zweite Anforderung: Das Smart Function Kit sollte den Fügeablauf überwachen und die Prozessdaten an ein übergeordnetes IT-System zur Qualitätssicherung weiterleiten.
Vergleichbare Anwendungen mit hohen Kräften hatte KMS zuvor meist hydraulisch umgesetzt, was sich deutlich komplexer gestaltete. „Ein so vielseitiges Subsystem, das komplett aus einer Hand geliefert wird, spart uns künftig wertvolle Zeit, die wir lieber in kreative Lösungsfindungen investieren“, erklärt Peter Schneiders Nachfolger Klaus Wurster. „Die größte Zeitersparnis sehen wir im Engineering und der Inbetriebnahme, darüber hinaus gibt es auch Standardisierungseffekte in Einkauf und Service“, fährt der neue Geschäftsführer fort. Der Baukastenansatz des Smart Function Kit versetzt KMS Automation in die Lage, Anwendungen im Kräftebereich von 2 bis 70 kN systemisch zu vereinheitlichen. Für die flexible Integration in unterschiedliche Anlagendesigns sorgen Varianten mit axialem oder parallelem Motoranbau.
Flexible Softwareentwicklung
Zu den wegweisenden Software-Features des Smart Function Kit Pressing zählen ein Inbetriebnahme-Wizard, ein Modul zur grafischen Programmierung, ein Dashboard mit Informationen zum laufenden Prozess sowie eine Reihe an Features zur Diagnose, Visualisierung und Bewertung des Prozesses. Im Verlauf der vollständig geführten Inbetriebnahme parametriert der Software-Assistent den Antriebsregler automatisch. Die Prozessdefinition erfolgt visuell anhand vorbereiteter Bausteine, die per Drag-and-drop einfach aneinandergereiht und mit Parametern versehen werden.
Auch die Anbindung an die Liniensteuerung über Feldbus erfolgt schnell und einfach mittels eines Funktionsbausteins. Zusätzlich unterstützt das Smart Function Kit den OPC-UA-Standard. Weitere Möglichkeiten für den Datenzugriff bietet das Smart Function Kit über analoge und digitale I/Os und eine ReST-API. Dank der offenen Schnittstellen und den darüber bereitgestellten Prozessinformationen gelang es dem Maschinenbauunternehmen, die geforderte Qualitätssicherung und -dokumentation deutlich schneller und einfacher als bisher zu realisieren.
Die Sicherheitsfunktionen der Anlage bildete KMS Automation über eine Sicherheitssteuerung ab. Für die sichere Kommunikation zwischen den Sicherheitsgeräten und dem Smart Function Kit wird Profisafe genutzt. Unter anderem wird so sichergestellt, dass eine definierte, sichere Maximalgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Für den Fall, dass eine Person in das umgebende Lichtgitter greift, wird die Überführung in den sicheren Stillstand eingeleitet und überwacht.
Komplexität gesenkt, Zeit und Kosten gespart
Für Peter Schneider und seinen Nachfolger Klaus Wurster stellt das Smart Function Kit einen fundamentalen Schritt zur Vereinfachung vormals arbeits- und kostenintensiver Aufgaben dar. „Wir können nun einen Großteil unserer Anlagen rein elektromechanisch abbilden. Das senkt nicht nur die Komplexität im Maschinendesign, sondern erlaubt uns bei einer höheren Genauigkeit mehr Freiheit bei der Prozessgestaltung. Denn dank der fein regelbaren Elektromechanik können wir unter anderem verschiedene Geschwindigkeiten nutzen, was die Qualität sichert und kürzere Taktzeiten erlaubt. So können wir etwa durch langsames Antasten prüfen, ob das Werkstück eingelegt ist, und anschließend hochgenau pressen und fügen.“
Die im Zuge der gemeinsamen Weiterentwicklung eingeflossenen Neuerungen in der Software kommen neben KMS Automation auch allen Kunden zugute, da Bosch Rexroth die Updates kostenfrei zum Download bereitstellt. Mit dem folgenden Software-Release wird unter anderem die Datenspeicherung schneller, so dass KMS die Taktzeiten weiter verkürzen kann. „Wir sind begeistert von der guten Zusammenarbeit und dem Maß, in dem wir in die Weiterentwicklung des Subsystems miteinbezogen wurden“, resümiert Klaus Wurster. „Die Partnerschaft mit Bosch Rexroth ist für die Zukunft gesetzt. Angesichts der weitreichenden Vereinfachungen und Zeitersparnisse wollen wir, wo immer möglich, die modularen Subsysteme und bewährten Komponenten unseres Automatisierungspartners einsetzen.