Automationszelle – Laufruhig wie ein Achtzylinder

Baumann GmbH, Amberg

Das Unternehmen beschäftigt am Hauptsitz in Deutschland über 350 Mitarbeiter und hat weltweit rund 3.000 Automatisierungsanlagen im Einsatz, unter anderem für die Fertigung von elektronischen und mechanischen Baugruppen bei Kunden aus unterschiedlichen Branchen, etwa aus der Automobilzulieferer- und Elektronikindustrie. Servicestützpunkte in China, Rumänien, auf Taiwan und den Philippinen, sowie in den USA und Mexiko sorgen auch im Ausland für Kundennähe.

Rechtzeitig zum 30. Firmenjubiläum von Baumann ist nun die inzwischen achte Version der im Montage- und Handlings-Bereich bewährten ro|box auf den Markt gekommen. Das neue Design überzeugt mit einer robusten Auslegung zur Schwingungsdämpfung und der besonders flexiblen Software. Nach der Unternehmensphilosophie des Hauses haben die Ingenieure und Techniker mit ro | box V8 eine innovative und zukunftsfähige Lösung entwickelt. Die fortlaufende Optimierung der Produktivität ist ein zentraler Kern für den Erfolg moderner Industrieunternehmen. Gefragt sind einerseits standardisierte Fertigungslösungen, die aber andererseits flexibel genug sein sollen, um mehrere Produktlebenszyklen zu bedienen. Am Beispiel der Fertigungslösung wird deutlich, dass das Unternehmen die Forderungen der Industrie 4.0 nach Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Ergonomie kontinuierlich in seine Systemlösungen einbindet.

Neben der Plattform liefert Baumann auch passende Zusatzmodule für unterschiedlichste Fertigungs-, Montage- und Testaufgaben, die in Sachen Flexibilität und Skalierbarkeit zu den Highlights in der Industrieproduktion gehören dürften. Bedingt durch die immer kurzlebiger werdenden Produktlebenszyklen müssen Fertigungsprozesse leicht konfigurierbar sein, wenn sie etwa nach dem Build-to-Order-Prinzip ausgerichtet sind.

Wie vielschichtig dieser Gesichtspunkt bezüglich der Anforderung an eine moderne Automatisierungstechnik ist, zeigt die weiter entwickelte Roboterzelle von Baumann Automation.

Mit der Basiszelle ro | box V8 präsentiert der Experte für Systemintegration ein robustes Basis-Fertigungsmodul für Roboterapplikationen, ausgelegt nach den neuesten Maschinenrichtlinien und geprüfter Sicherheitstechnik. Da für die Produktion empfindlicher elektronischer Bauteile antistatische Produktionslinien (ESD-fähig) notwendig sind, verwendet das Unternehmen bei seinen Automationslösungen spezielle Lacke auf Kohlenstoffbasis und statt Plexiglasscheiben echtes kratzfestes Sicherheitsglas. Neben der ESD-Fähigkeit erhöht das Sicherheitsglas zugleich die Steifigkeit der Zelle. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die Automationslösung besonders auch für die Herstellung von Bauteilen und -gruppen aus dem Elektronik-Segment und kann von der Einzelzelle bis hin zur komplexen mehrzelligen Montagelinie beliebig ausgebaut werden.

Für die Bearbeitung und Fertigung empfindlicher und fragiler Bauteile in der Elektronikindustrie ist höchste Präzision gefragt, und das bei hohen Taktraten. Schwingungen, wie sie etwa durch einen 6-Achs-Roboter entstehen können, werden von dem überarbeiteten und extrem steifen Stahlrahmen absorbiert. Stabilisiert wurde die Rahmenkonstruktion grundsätzlich mit gekanteten Stahlblechen. Zusätzlich werden Vierkantrohre verwendet, die ebenfalls die Steifigkeit erhöhen. Mit Hilfe eines Lasers entstehen passgenaue Bohrungen. Die extreme Steifigkeit von Sicherheitsglas und Rahmen und das hohe Eigengewicht garantieren so eine optimale Schwingungsdämpfung.

Die Verwendung von Stahlblech für das Gerüst der Roboterzelle bietet zudem noch einen Platzvorteil. Die Hohlräume der Ecksäulen eignen sich perfekt, um Steuerungs- und Datentechnik sicher und platzsparend in das Gehäuse zu integrieren. Standardisierte Schnittstellen für Mechanik, Elektrik und Pneumatik bieten eine einfache Konfiguration auch bei Aufrüstung der Fertigungszelle.

Kosteneffizient wird das System vor allem, wenn es um die Konzeptionierung mehrzelliger und mehrspuriger Fertigungslösungen geht.

Die Steuerung kann mit dem System über eine einzige Zelle realisiert werden. Standardisierte Schnittstellen weiterer ro | box -Basiszellen ohne Steuerungstechnik sorgen für den Datentransfer und Maschinenführer greifen zentral in Prozesse ein. Investitionen werden in diesem Fall effizienter gestaltet, da der Aufwand für Steuerungstechnik wesentlich geringer ausfällt. Bei der Planung berücksichtigen die Automatisierer alle notwendigen Schnittstellen, von der Software über die Hardware bis zum Menschen. Die einfachste und schnellste Möglichkeit einer Anpassung der Fertigung liegt sicherlich in der Veränderung softwareseitiger Parameter, wenn vorhandene Fertigungsprozesse ähnliche Produkte, etwa mit einem anderen Datensatz, produzieren können. Maschinenführer steuern nicht nur mehrere Zellen zeitgleich, sondern behalten mit der flexibel anpassbaren Bedienoberfläche des Multi-Touch-Bildschirms den Überblick über alle Produktionsprozesse.

Ein weiterer wichtiger Baustein einer flexiblen und skalierbaren Fertigung ist die Anpassungsfähigkeit der Software. Mit der rasanten Entwicklung des digitalen Zeitalters wird der Zugriff auf Daten immer einfacher und auch umfangreicher. Die gewachsenen Informationsarchitekturen und die Zahl der Schnittstellen in der Industriefertigung sind enorm gestiegen. Die Vernetzung aller Produktionsprozesse mit der Prozessleitebene (SCADA) und der Betriebsleitebene (MES) zeigt bereits, welche Herausforderungen hier entstehen. Auch hier sind Konzepte gefragt, die über mehrere Produktlebenszyklen hinausgehen.

Damit alle Schnittstellen die richtigen Informationen an oft unterschiedliche Teilsysteme liefern, entwickelt und programmiert Baumann Industriesoftware-Lösungen, die sich leicht an neue Informationsarchitekturen anpassen lassen. Beispiel dafür ist die Baumann-eigene Prozessdatenerfassungs-Software (DAST), die standardmäßig im Lieferumfang der ro|box enthalten ist. Sämtliche Prozessdaten werden erfasst, aufbereitet und fließen etwa in Shop-Floor-Control-Systeme. Entscheider in der Produktion bis zum Management erhalten einen detaillierten Überblick über die gesamte Wertschöpfungskette in der Produktion.

Prozesse lassen sich so feinjustieren und Produktionen können zeitnah nach dem Build-to-Order-Prinzip ausgerichtet werden. Produktlebenszyklen sind jederzeit von der Produktion über Wartungsintervalle bis hin zum Recycling verfolgbar. Durch die integrierte Steuerung erhalten Entscheider optimierte Foot-Prints ihrer Produktionsmittel und identifizieren zuverlässiger Kostentreiber. Mögliche Einsparpotentiale, etwa für das CO2-Management, sorgen zudem für effizientere Nutzung aller Ressourcen. Neben agiler Industriesoftware liefert Baumann mit seiner eigenen Software-Abteilung auch perfekte Schnittstellen für die bereits installierten Informationsarchitekturen und entwickelt auch für individuelle Anforderungen zusammen mit dem Kunden perfekte IT-Industrielösungen.

Die hardwareseitigen Anschlüsse der Fertigungslösung, die etwa für Roboterprogrammierungen nur temporär benötigt werden, finden sich leicht zugänglich vor dem Multi Touch-Screen – sicher versteckt hinter einem Panel, das entlang des für die V8-Reihe prägnanten Schwarzstreifens angeordnet ist. Für den Multi Touch-Screen hat Baumann eine flexibel anpassbare Oberfläche programmiert, die intuitiv bedienbar ist und eine hohe Usability aufweist.

Im Mittelpunkt der Designüberarbeitung standen vor allem die Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine.

Das Design-Konzept bindet deshalb ergonomische Anforderungen genauso ein, wie die gewünschte Usability. Mit dem schwarzen Balken wird der Blick des Maschinenführers auf die wichtigsten Elemente gelenkt, den sogenannten Point of Interest, wie Steuerungssysteme und Fertigungsprozesse. Das Bedienpanel ist so ausgerichtet, dass stets eine optimale Übersicht über die Fertigungszelle gewährleistet ist. Anlagenführer haben so die wichtigsten Prozesse immer im Hauptblickfeld und reagieren effizient auf sich verändernde Aufgaben. Durch die ergonomische Optimierung bleibt zudem die Konzentration der Mitarbeiter auf einem hohen Niveau. Das Bedienpanel kann beidseitig integriert werden, um die Steuerung der Anlage von jeder Seite aus zu ermöglichen.

Werden zusätzliche oder andere Prozesse für die Fertigung benötigt, liefert das Unternehmen als Experte für Prozessintegration eine Vielzahl an Fertigungs-, Montage- und Qualitätskontroll-Systemen. Diese werden nach einem Baukastenprinzip einfach in die Anlagen integriert und sind auch schnell lieferbar.

Für komplexe Fertigungsprozesse stehen Robotersysteme verschiedener Hersteller zur Verfügung. Auch hier hat Baumann darauf geachtet, dass alle Schnittstellen auf sich verändernde Aufgabenstellungen oder für zusätzliche Integrationsanforderungen leicht zugänglich und übersichtlich angeordnet sind. Basismodule aber auch komplexe Zellen lassen sich so schnell miteinander verbinden und bieten höchsten Komfort bei der Konfiguration und Erweiterung von Fertigungsanlagen. Für alle Prozessintegrationen liefert das Unternehmen neben der technischen Dokumentation auch die notwendigen CE-Zertifizierungen. Vor allem, wenn neue Prozesse ohne Standards integriert werden, sorgt man als Generalunternehmer (GU) für alle notwendigen Zertifikate. Schulungen auf Anlagen und Robotersystemen aller führenden Hersteller bieten zusätzlich Prozesssicherheit für den Kunden.

Die Vielschichtigkeit des Themas Flexibilität zeigt am Beispiel der Systemlösung vor allem, an wie vielen Schnittstellen Weiterentwicklungen möglich und nötig werden. Ausgerichtet auf die Herausforderungen im sich immer schneller verändernden Markt, vor allem im Bereich der Elektronik, bietet Baumann heute schon flexible und skalierbare Produktionssysteme, die sich einfach in bestehende Anlagen integrieren lassen. Auch zum Thema E-Mobilität liefert der Automatisierungsspezialist besonders wirtschaftliche und flexible Lösungen für die Automotive Branche.