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Bild: ImpaKPro, iStock;
RFID-Anwendung

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Inselhopping

Text: Achim Weber, Turck
RFID an Fertigungsstrecken in der Automobilindustrie.

Die Referenzkundenliste der EuWe-​Gruppe liest sich wie das Who is Who der Automobilbranche: General Motors, VW, BMW, Mercedes-Benz und Porsche sind dort aufgeführt – und das sind nur die klangvollsten Namen. Wer die anspruchsvollen Kunden in einer so wettbewerbsgetriebenen Branche wie der Automobilindustrie beliefert, muss im Lauf der Firmengeschichte einiges richtig gemacht haben. Die Qualität muss stimmen, die Preise ebenso und nicht zuletzt müssen Produktions- und andere interne Prozesse so aufgestellt sein, dass sie die Anforderungen der ISO/TS 16949:2009 erfüllen, die Automobilhersteller fordern.

Die Unternehmensgruppe beliefert Automobilhersteller und -zulieferer weltweit mit Hightech-Kunststoffprodukten, wie Innenraumverkleidungselemente, Mittelkonsolen, Kofferraumverkleidungen. Auch funktionale Bauteile zählen zum Sortiment, etwa die Heckentlüftungen, die dafür sorgen, dass der Überdruck, der beim Schließen einer Tür oder dem Auslösen eines Airbags entsteht, kontrolliert aus dem Auto entweichen kann. Die Bauteile sind mit Lamellen versehen, die den Überdruck ablassen, sonst jedoch geschlossen bleiben und verhindern, dass Außenluft eindringt.

Heckentlüftungen für BMW

2014 begann EuWe, die bestehende Produktion um eine weitere Sondermaschine nach dem Prinzip der Inselfertigung zur Herstellung von Heckentlüftungen für BMW zu erweitern. Im Rahmen der Anlagenplanung stellte sich auch die Frage nach der geeigneten Identifikation der Werkstückträger im Prozess. Automatisierungstechniker Robert Ullmann hatte schon an einer bestehenden Anlage Erfahrungen mit der Erkennung von solcher Transportelemente gesammelt und deshalb den Einsatz von RFID empfohlen. In der älteren Anlage hat EuWe noch eine Verkettung über klassische Näherungsschalter genutzt. Wenn Fehler dokumentiert werden müssen, zählt die Steuerung mit, ordnet die Information über fehlerhafte Produkte den einzelnen Trägern zu und wirft fehlerhafte Produkte aus. Die Kette der Werkstückträger darf dabei allerdings nicht unterbrochen werden. Darin liegt auch der große Nachteil verketteter Systeme. Eine Pufferstrecke, die Verzögerungen im Prozess abfangen kann, ist nicht möglich. Wenn ein Fertigungsschritt stockt, dann staut sich die Produktion vor dieser Station.

Am Anfang des Prozesses bei EuWe steht eine Spritzgussmaschine zur Produktion der Rohlinge. Ein Roboter hebt jeweils vier Rohlinge auf einen Werkstückträger, der auf einem Förderband zur ersten Bearbeitungsstation fährt. Dort legt ein Roboter je vier Lamellen auf jeden der vier Rohlinge auf, die anschließend mittels Ultraschallschweißen am Halbartikel fixiert werden. An der folgenden Station prüft eine Kamera auf Schweißfehler, bevor die vier Rohlinge gewendet werden. Fehlerhafte Teile werden direkt ausgeworfen und durch Gutteile ersetzt. Beim letzten Prozessschritt trägt ein Roboter auf die gedrehten Lüftungen Dichtungsschaum auf. Dazu wird aus der einspurigen Materialträgerführung kurzzeitig eine zweispurige, um hier keine Stauzeit zu verursachen. Im letzten Prozessschritt folgt dann eine aufwändige optische Kontrolle der geschäumten Dichtung. Eine Kamera mit spezieller Beleuchtung am Roboterarm überprüft dabei Form, Konsistenz und Volumen des Dichtungsschaums.

Abweichende Bauform

„Neben Turck haben wir uns auch einen anderen RFID-Anbieter angesehen. Dieser hatte allerdings nur RFID-Schreibleseköpfe in zylindrischer Bauform im Angebot“, nennt Ullmann als einen der Gründe für die Auswahl des Herstellers. EuWe setzt einen sehr kompakten RFID-Schreiblesekopf von Turck ein: Der flache quaderförmige Schreiblesekopf TN-Q14-0.15-RS4.47T lässt sich in der Mitte der Fixierungen an den Produktionsinseln montieren. Ein Zylinder hätte hier nicht verwendet werden können, da sich an dem Platz schon ein Metallzylinder befindet. Die Positionierung an einer anderen Stelle wäre aufwändiger gewesen. Am Materialträger hat man mittig die kreisförmigen Datenträger des Typs TW-R50-B128 montiert.

„Die Integration des RFID-Systems in der Steuerung war sehr einfach. Wir mussten keine Sonderbausteine in der SPS-Software hinterlegen, welche die RFID-Sprache in die Sprache der Steuerung übersetzen. Ich konnte die Schnittstelle der Steuerung direkt bedienen. Die Information wird einfach auf den Ausgang der Steuerung geschrieben und landet so auf dem Werkstückträger“, lobt Ullmann die Integration in die S7-Steuerung von Siemens. Das System identifiziert jeden Werkstückträger im Prozess acht Mal. Fehlerhafte Bearbeitungsschritte schreibt die Steuerung in eine Datenbank, die den Eintrag mit dem entsprechenden Werkstückträger und der Position der Heckentlüftung auf dem Träger verknüpft. Die Daten gelangen über Turcks BL20-Multiprotokoll-Gateway per Profinet zur S7-Steuerung.

Wenn ein Prozess fehlerhaft läuft, wird das während des Prozesses oder in einer nachgelagerten Prüfung erkannt und dokumentiert. Beim Ultraschallschweißen erkennen beispielsweise die Schweißmaschinen selbst, ob die nötige Tiefe zum bestmöglichen Schweißen erreicht wurde. Anschließend folgt eine optische Prüfung, deren Ergebnisse genauso dokumentiert werden wie die der finalen Prüfung nach dem Aufspritzen der Dichtung.

RFID erhöht den Durchsatz

Das Ergebnis der durchgängigen Identifikation der Werkstückträger ist eine flexible Anlage, die schneller produziert und zudem weniger manuelle Eingriffe durch Facharbeiter benötigt als ohne Identifikation. „Mit der neuen Anlage könnten wir auch fliegende Variantenwechsel einfacher vollziehen. Das ist bis jetzt zwar nicht geplant, mit der entsprechenden Änderung der Werkzeuge wäre es aber vom RFID-System her einfach zu realisieren“, so Ullmann.

Auf dem Bedienerinterface der S7-Steuerung lassen sich alle Stationen und die entsprechenden Werkstückträger anzeigen. Treten an einer Station gehäuft Fehler auf, kann man das über die Visualisierung nachvollziehen. Derzeit verfolgt EuWe nicht, ob bestimmte Werkstückträger häufig Fehler produzieren. Ullmann kann sich aber vorstellen, diese Option bei der nächsten Maschine integrieren.

Dass demnächst erneut eine Inselfertigung mit RFID-Unterstützung gebaut wird, ist durchaus möglich. Schließlich ist der Bedarf weltweit groß. Und Lauf an der Pegnitz ist zwar die zentrale Sonder­maschinenfertigung der Eugen-­Wexler-Gruppe. Aber die hier gewonnenen Erfahrungen werden auch in den Produktions­standorten in Tschechien, Mexiko und den USA genutzt.

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