Quality Automation – Success Story – Retrofit einer Nadelmaschine zur Filzverarbeitung

Success Story

Retro­fit einer Nadel­maschine zur Filzverarbeitung

Eine Nadelmaschine aus dem Jahre 1980 sollte auf den neuesten Stand der Technik gebracht werden. Durch den Austausch veralteter Soft- und Hardware und das Hinzufügen neuer Komponenten und Standards wurden die Benefits eines Retrofits in vollem Maße ausgeschöpft.

Die Nadel­maschine mit einem Gesamt­ge­wicht von 210 Ton­nen und einer Arbeits­brei­te von 12 Metern ent­hält 55.000 Nadeln, wel­che mit einer Hub­ge­schwin­dig­keit von 600 Hübe/min. bewegt wer­den. Haupt­ziel der Moder­ni­sie­rung war der Aus­tausch der gesam­ten Steue­rungs- und Antriebs­tech­nik inklu­si­ve Schalt­schrank. Zusätz­lich wur­den die Bedien­ele­men­te, die Visua­li­sie­rung und die Sicher­heits­tech­nik erneuert.

Um den Pro­duk­ti­ons­aus­fall so gering wie mög­lich zu hal­ten, war die Qua­li­ty Auto­ma­ti­on GmbH mit einem 15-köp­fi­gen Team aus Soft­ware­in­ge­nieu­ren, Elek­tro­kon­struk­teu­ren, Elek­tri­kern, Mecha­ni­kern und Pro­jekt­lei­ter in den Werks­fei­en vor Ort, um den Umbau in kür­zes­ter Zeit durch­zu­füh­ren. Die­ser Zeit vor­an ging eine inten­si­ve Vor­be­rei­tungs- und Entwicklungsphase.

Eine wei­te­re Her­aus­for­de­rung lag dar­in, das Pro­jekt außer­halb der EU umzu­set­zen. Damit ver­bun­den war ein hoher Auf­wand an Ver­wal­tung und Zoll­for­ma­li­tä­ten. Ter­mi­ne in der Vor­be­rei­tungs­pha­se des Pro­jek­tes, waren ins­be­son­de­re zu Zei­ten einer Pan­de­mie mit einem hohen Auf­wand verbunden.

Neue Antriebs­tech­nik

Die vor­han­de­ne Antriebs­tech­nik der Anla­ge war ver­al­tet und es gab immer wie­der zahl­rei­che Getrie­be- und Über­set­zungs­pro­ble­me, wes­halb das Antriebs­kon­zept ver­än­dert wurde.

Die mecha­ni­sche Kopp­lung der Nadel­zo­nen mit­tels Kar­dan­wel­le ent­fiel. Statt­des­sen wur­den die Bewe­gun­gen ver­ein­zelt und mit ein­zel­nen Ser­vo-Asyn­chron­mo­to­ren mit einer Leis­tung von 160 KW und 90KW ver­se­hen. Die­se wer­den im Syn­chron­lauf betrie­ben. Durch die Ver­ein­ze­lung wird des Wei­te­ren die Fle­xi­bi­li­tät des Pro­zes­ses erhöht.

Die Ver­ein­ze­lung hat­te zahl­rei­che mecha­ni­sche Anpas­sun­gen zur Fol­ge. Neue Motor­kon­so­len, Kupp­lun­gen und Rie­men­trie­be galt es auf Maß zu kon­stru­ie­ren und zu fertigen.

Wei­te­re 16 Moto­ren bzw. Getrie­be­mo­to­ren wur­den ersetzt. Teil­wei­se muss­te auf­grund der neu­en Platz­ver­hält­nis­se die Posi­ti­on samt mecha­ni­scher Adap­tio­nen ver­än­dert werden.

Als Sys­tem- und Cer­ti­fied Excel­lence Part­ner von Bosch Rex­roth haben wir die neu­es­ten Antriebs­sys­te­me ver­wen­det, um alle Vor­tei­le aus­zu­nut­zen und eine nach­hal­ti­ge Reduk­ti­on der Ener­gie­kos­ten zu gewähr­leis­ten. Dazu gehö­ren unter ande­rem zwei HMU05, HCS01 und EFC Frequenzumrichter.

Elek­tri­sche Modernisierung

Die alte vor­han­de­ne Schnei­der-Steue­rung wur­de gegen eine feh­ler­si­che­re Sie­mens S7 1515 F aus­ge­tauscht und das Steue­rungs­pro­gramm von QA neu ent­wi­ckelt und opti­miert. Mit­tels dezen­tra­ler ET200SP-Anschal­tun­gen wur­den die neu­en Sicher­heits­kom­po­nen­ten sowie die wei­te­re Sen­so­rik und Akto­rik angebunden.

Es wur­de ein Fern­war­tungs­mo­dem zum exter­nen Zugriff auf die Steue­rung ein­ge­rich­tet und der bestehen­de Schalt­schrank voll­stän­dig durch sie­ben neue Rit­t­al-Schrän­ke der Grö­ße 800 × 2.000 × 600 mit ent­spre­chen­der Küh­lung ersetzt. Zahl­rei­che Ver­ka­be­lun­gen sowie die voll­stän­di­ge Betriebs­mit­tel­kenn­zeich­nung wur­den eben­falls erneuert.

Bedie­nung und Visualisierung

Das Haupt­be­dien­pult mit Moni­tor, Tas­ta­tur und Maus wur­de bei­be­hal­ten, aller­dings der Industrie-PC durch ein neu­es Modell ersetzt. Nach unse­rem eige­nen hohen Stan­dard ent­wi­ckel­te QA eine neue Visua­li­sie­rung und ein neu­es Bedien­kon­zept mit Benut­zer­ver­wal­tung, Betriebs­ar­ten, Rezept­ver­wal­tung, Pro­to­kol­lie­rung und Druck­aus­ga­be. Eine Hand­be­die­nung der Anla­ge, wel­che vor­her nicht vor­han­den war, wur­de eben­falls implementiert.

Neue Sicher­heits­tech­nik und Sensorik

Abge­kün­dig­te feh­ler­an­fäl­li­ge Sen­so­rik zur Weg- und Kraft­mes­sung sowie diver­se mecha­ni­sche und induk­ti­ve Sen­so­ren wur­den erneu­ert und ver­al­te­te Encoder durch neue Abso­lut­wert­ge­ber ersetzt.

Nach einer aus­führ­li­chen Risi­ko­be­ur­tei­lung der Anla­ge gemein­sam mit dem Kun­den, wur­de die gesam­te Sicher­heits­tech­nik umfang­reich erneu­ert. Alte Not-Halt-Tas­ter wur­den gegen neue 2‑kanalige Tas­ter getauscht und an der F‑CPU ange­bun­den. Diver­se neue Licht­git­ter und Sen­so­ren wer­den künf­tig dem Anla­gen­be­die­ner ein siche­re­res Arbeits­um­feld bie­ten und neu instal­lier­ter Ramm­schutz die Anla­ge vor Beschä­di­gung schützen.

Doku­men­ta­ti­on

Nach Abschluss des Retro­fits erhielt der Kun­de einen voll­stän­dig neu­en Schalt­plan samt Stück­lis­ten, Klem­men- und Kabel­plä­nen in EPLAN P8 sowie eine aus­führ­li­che Bedie­nungs­an­lei­tung der Anla­ge. Die funk­tio­na­le Sicher­heit wur­de nach den Umbau­maß­nah­men erneut bewer­tet und mit­tels SIS­TE­MA Berech­nung doku­men­tiert und veri­fi­ziert. Eben­falls wur­de eine DGUV V3–Prüfung der Maschi­ne vorgenommen.

Mit dem Retro­fit wur­de eine Pro­duk­ti­ons­an­la­ge voll­stän­dig und nach­hal­tig moder­ni­siert. Die Umrüs­tung auf ener­gie­ef­fi­zi­en­te Antriebs­lö­sun­gen von Bosch Rex­roth in Kom­bi­na­ti­on mit neus­ter Soft­ware erwei­tert die Anla­gen­funk­tio­nen und stei­gert die Qua­li­tät. Mit der Rund­um­er­neue­rung der Sicher­heits­tech­nik besitzt die Anla­ge nun ein sehr hohes Maß an Sicher­heit für Mit­ar­bei­ter und Bediener.

Ansprechpartner
QA Geschäftsführer Christian Franssen
Christian Franssen
Prokurist, Elektrokonstrukteur
Schwerpunkte: Elektrische Konstruktion, Maschinensicherheit, Projektleitung
Mit Systemkomponenten von

Rexroth – A Bosch Company

Bosch Rexroth AG
Vertrieb Europa Mitte
Borsingstraße 15
40880 Ratingen
Nordrhein-Westfalen, Deutschland

www.boschrexroth.com

 

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