Für ihre Schwesterfirma hat die Suhner Automation AG in Lupfig eine neue Produktionsmaschine für flexible Wellen entwickelt und gebaut. Die Verantwortlichen haben dabei konsequent auf eine modulare Bauweise gesetzt und konnten so gleichzeitig die Produktqualität steigern, den Energieverbrauch senken und den Bedienungskomfort erhöhen. Für die Umsetzung der Maschine setzte das Unternehmen auf neuste Komponenten von Siemens.
Die neue Produktionsmaschine für flexible Wellen reicht quer durch die Produktionshalle der Suhner Transmission AG in Lupfig. Einzelne, von aussen identische Maschinenzellen reihen sich in einer Linie aneinander. Am Anfang der 26 Meter langen Maschine steht die Spule mit dem Grunddraht aus Stahl, der in die Anlage eingeführt wird. Fenster in der Schutzabdeckung erlauben einen Blick darauf, wie die Maschine an mehreren Stationen in enormem Tempo weitere Stahldrähte um den Grunddraht wickelt und daraus eine flexible Welle formt. Hat diese ihren gewünschten Durchmesser von bis zu acht Millimetern erreicht, läuft sie in die Qualitätsprüfung. Am Ende der Maschine wird die fertige Welle auf eine riesige Spule aufgewickelt. Entwickelt hat der Experte für industrielle Fertigungssysteme Suhner Automation AG die Anlage für ihre Schwesterfirma, die flexible Wellen, Kegelräder und Motoren produziert. Die flexiblen Wellen von Suhner finden sich zum Beispiel im Antriebssystem von elektrischen Sitzverstellungen oder Schiebedächern, im Bohrer eines Zahnarztes oder sie übertragen Drehmomente in Flugzeugen und in der Bahn.
Konsequent modularer Aufbau
Die Vorgängermaschine war über 40 Jahre alt, aufwändig zu bedienen und nur noch schwer zu modernisieren. Also entschied sich der Kunde für einen Ersatz. Marco Hediger, Verantwortlicher Systemtechniker: «Unser Ziel war ein modularer Aufbau der Maschine. Wir hatten einige gute Erfahrungen mit diesem Ansatz gemacht, doch noch nie hatten wir die Modularität so konsequent umgesetzt.» Während eineinhalb Jahren haben Hediger und sein Team die neue Maschine von Grund auf neu entwickelt. Umgesetzt haben sie eine frei konfigurierbare Produktionslinie, deren einzelne Module in sich abgeschlossen sind und einzeln getestet werden können. Verbunden sind sie nur über zwei Leitungen: das Bussystem und das Sivacon Schienenverteiler-System, das die Energie einspeist.
Eine fehlersichere Simatic S7-1518 F Steuerung verknüpft die Module im Hauptprogramm und steuert über Profinet alles von der Beleuchtung über die Servoachsen, bis hin zum Meterzähler. Vor allem beim Einrichten spart Suhner Zeit, denn die Steuerung koordiniert alle Funktionen der Anlage. Zudem lassen sich die Einstellungen speichern, was die Produktion reproduzierbar macht und so die Qualität des Produkts steigert.
Neuste Entwicklungsumgebung
Auch die Steuerung hat Hediger möglichst modular aufgebaut und die Option der Ferndiagnose integriert. Programmiert hat er sie mit SCL im TIA Portal V14. «Mit Profinet lassen sich die Signale zwischen den Modulen schnell übermitteln. Nur so war die Modularität der Anlage möglich», sagt Hediger, «Da die Steuerung alles überwacht und Fehler selbständig erkennt, kann die Anlage auch während einer Pause oder nach Feierabend produzieren.» Sensoren erkennen, wenn Drähte reissen oder andere Probleme auftauchen. Das Handling solcher Fehlermeldungen und die Integration der Sicherheitsfunktionen waren eine Herausforderung. Die anfangs recht übersichtliche Software wurde komplexer, denn für jedes einzelne Szenario musste definiert werden, wie die Linie angehalten werden soll.
Lösung aus einer Hand
Bei den Hardwarekomponenten setzte Suhner ebenfalls auf die neuste Produktgeneration von Siemens, zum Beispiel mit dem Simatic TP1200 Comfort Panel für die Bedienung. Nicht nur, weil die Firma damit gute Erfahrungen gemacht hat und die Komponenten aus einer Hand optimal zusammenspielen. Hediger wollte auch die Vorteile von neuen Entwicklungen nutzen: «Siemens ist schon lange auf dem Markt, die Produkte sind weltweit zugelassen und bieten viele Funktionen und Optionen. Die häufigen Updates der Entwicklungsumgebung zeigen, dass es vorwärtsgeht. Mit diesen Produkten finden wir für alles eine Lösung.» Zum Beispiel ermöglichen die dezentralen ET 200SP die hohen Geschwindigkeiten bei der Signalübertragung.
Gelebte Effizienz
Auch in Sachen Energieeffizienz konnte Suhner mit der Anlage einiges erreichen. Während Königswelle oder hydrostatische Getriebe in der alten Anlage Reibungsverluste verursachten, setzen neue Servomotoren mit Drehmomentregelung die Energie effizient um. «Die neue Anlage braucht etwa ein Drittel weniger Energie als die vorherige», schätzt Hediger. Die Safety Integrated Funktionen, der Safety limited Speed und der Safety Stopp sorgen für die nötige Sicherheit. Auch die kostenlose Sizer-Software von Siemens hat zur Energieeffizienz der Anlage beigetragen, welche aufgrund von Drehmoment, Drehzahlen, Masse und Trägheitsmoment den optimalen Antrieb berechnet. Hediger dazu: «Wir haben einen Antrieb, der optimal ausgelegt ist und keine unnötige Energie verbraucht. Unser Leitsatz ist «Efficiency Expert» – das wollen wir mit unseren Anlagen auch leben.»