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Richtig gewickelt

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METEOR kann auf eine jahrzehntelange Tradition im Bau von Wickelmaschinen zurückblicken. Mithilfe dieser Maschinen produzieren Zulieferer Zündspulen für die Automobilindustrie. Der Automotive- Bereich macht bei dem zwölfköpfigen Team von METEOR, die die im Jahr 2012 rund 6 Millionen Schweizer Franken Umsatz generierten, etwa sechzig Prozent des Gesamtumsatzes aus. Pro Jahr verkauft das Unternehmen rund sechzig Wickelmaschinen. Im Programm sind drei Mehrspindel-Wickelmaschinen-Baureihen, die standardmäßig für Drahtdurchmesser von 10 μm bis 1,2 mm ausgelegt sind, produziert. In Sonderanwendungen verarbeiten sie Durchmesser bis maximal 4,0 mm.

Vom „Dinosaurier” in der Automatisierung zum modernen Gesamtsteuerungskonzept

2007 übernahmen die beiden Maschinenbauer Thomas Meier und Dr. Jörg Otzen als Partner das Unternehmen METEOR. Sie erkannten das Potenzial der etablierten Marke mit seiner breiten Produktpalette, die von der einfachen, manuell bedienten Einspindelmaschine bis hin zu komplexen Wickelautomaten mit mehreren Spindeln reichte. Gleichzeitig mussten sie jedoch feststellen, dass die frühere Automatisierung der Wickelautomaten nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik entsprach. Da die Anlage externe, nicht in das Gesamtsteuerungskonzept integrierte Achsregler von Drittanbietern mit analogen Signalen ansteuerte, führte dies zu erheblichen Einschränkungen bei der Dynamik und Präzision. Dazu kamen Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme der Maschinen und der Parametrierung der Achsen, die sich aus dieser Konstellation ergaben. Ein weiterer Kritikpunkt galt der Visualisierung: Sie erfolgte über das Programm „Visual Basic“, das auf dem Betriebssystem Windows 98 lief. Die Entwicklungsumgebung wiederum war die PG 2000 – ein früheres auf DOS basierendes SPS Programmiersystem – von B&R.

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Die METEOR MMS mit neun Spindeln.

Dr. Jörg Otzen, Miteigentümer METEOR

„Wir verkaufen oft an Kunden, die bis zu fünf Jahre nur einen einzigen Spulentypen verwenden. Das bedeutet, bei einem Programm sehr viel Customizing gemacht wird, um die Spulen zu optimieren und die Zykluszeiten zu verkürzen. Für diese wiederkehrende Programmierarbeit ist die Basis-Software von B&R ideal.“

POWERLINK von B&R sorgt für die Datenkommunikation

Die beiden Partner entschlossen sich deshalb in eine neue Steuerung zu investieren, mit der sie von NC auf CNC-Technologie wechseln konnten. Dies sollte einerseits für ein Maximum an Dynamik und Präzision der Anlage sorgen und andererseits eine wesentlich höhere Flexibilität bei der Programmierung ermöglichen. Die beiden Unternehmer setzten bei der Soft- und Hardware der Automatisierung auch weiterhin auf B&R, da die offene Systemarchitektur und die Funktionalitäten der neuesten Generation ihre Anforderungen zur Gänze erfüllten. Zudem sorgte das Echtzeit-Ethernet-Protokoll POWERLINK für die Datenkommunikation der im CNC-Verbund eingebundenen Achsen. An der Basis wurde die von METEOR bereits früher entwickelte Programmierung der Maschine mittels Modulen für den Maschinenbediener übernommen, die aber stetig weiterentwickelt werden sollte.

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Einzelne Spindeln mit aufgesetztem Spulenkörper.
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Neues Steuerungssystem für Wickelmaschinen ohne Hardwareschnittstellen
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Zum Vergleich: Das vorherige Steuerungssystem mit Hardwareschnittstellen.

Ein Wettlauf gegen die Zeit

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Anwenderfreundliche Visualisierung auf dem Bedienerbildschirm.

Als das erste Pflichtenheft feststand, kam die Firma WITO Automation AG als zertifizierter Qualified-Partner von B&R ins Spiel. Der Projektleiter für METEOR bei WITO, Florian Egger, übernahm das herausfordernde Projekt und erkannte, dass WITO gemeinsam mit dem System von B&R eine maßgeschneiderte Lösung anbieten kann. Im September 2009 erfolgte der Projektstart. Äußerer Anlass war der Auftrag eines großen amerikanischen Zündspulenherstellers, der drei Wickelmaschinen in eine vollautomatische Fertigungslinie integrieren wollte. An der weltweit größten Fachmesse für Spulenwicklung, der Coil Winding im Juni 2010 in Berlin, stellte man bereits Maschinen mit der neuen Steuerungsgeneration vor. Die Maschinen für die Bestellung aus den USA lieferte METEOR bereits im Sommer aus. „Das war mutig, denn die Maschinen mussten von Beginn an fehlerfrei laufen, was sie auch taten. Aber eigentlich waren es noch Prototypen“, sagt Maier dazu.

Einfaches Bedienen durch Touchscreen und Teach-Modus

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Anwenderfreundliche Visualisierung auf dem Bedienerbildschirm.

Die neue Steuerung erntet seither nur Lob: Mit einer Reaktionszeit von 400 μs bietet sie die geforderte Dynamik und Präzision. Mit ihr können auch hochkomplexe Wickelaufgaben wie das Anwickeln auf einer Spirale, deren Achse schräg im Raum steht, gelöst werden. Dabei ist die Bedienung für Maschinenführer wesentlich einfacher geworden, weil die Programmierung der Wickelaufgabe nun über Touchscreen erfolgt und die drei Achsen der Drahtführung über einen Teach-Modus programmierbar sind. Kernpunkt ist aber die Integration der Automatisierung, welche auf der Entwicklungsplattform Automation Studio von B&R programmiert wurde: Mit der durchgängigen Plattform von B&R wurden die I/O auf Basis IP20 und IP67, die Visualisierung mit der Bedienerführung, wie auch die Antriebsfunktionen mit der CNC-Technologie, integriert. Damit gibt es keine unnötigen Hardware-Schnittstellen mehr.

Zu den Investitionskosten für die Umstellung meint Dr. Otzen: „Da unsere Kunden praktisch nie eine Standardmaschine kaufen, sondern Sonderanfertigungen wünschen, ist immer zusätzliche Programmierarbeit nötig. Wir verkaufen oft an Kunden, die bis zu fünf Jahre nur einen einzigen Spulentypen verwenden. Das bedeutet, dass sehr viel Customizing bei einem Programm gemacht werden muss um die Spulen zu optimieren und Zykluszeiten zu verringern. Eine solche Maschine kostet zwischen 200.000 Euro und 300.000 Euro. Unsere Standard-Budgetlinie kommt hingegen auf rund 70.000 Euro. Genau für diese immer wiederkehrende Programmierarbeit ist die Basis-Software, die B&R anbietet, ideal geeignet.“

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Dr. Jörg Otzen von METEOR, Florian Egger von WITO, Thomas Meier von METEOR und Thomas Furrer, Regionalverkaufsleiter Deutschschweiz bei B&R (v.l.n.r.)

Ein Teil des Erfolgsgeheimnisses: Die flexible Programmierung

Dr. Otzen ist sich sicher, dass genau das Teil des Erfolges ist: Wurde bei Geschäftsübernahme im Jahr 2007 noch eine Mehrspindelwickelmaschine jährlich verkauft, waren es 2012 bereits zwanzig. Diese Steigerung im oberen Preissegment ist in seinen Augen ganz klar der Wunsch nach einer neuen Flexibilität bei der Programmierung und den damit neu gewonnenen Qualitäten.

Als größtes Hindernis bei der Umstellung bezeichnen Meier und Otzen die Blackbox der alten Programmierung. Projektleiter Florian Egger von WITO sagt dazu: „Im alten Steuerungskonzept wurden viele Funktionen mit unterschiedlichen Systemen realisiert, deshalb war ein neues Automationskonzept zwingend notwendig. Außerdem war eine Migration auch wegen der Umstellung von NC auf CNC nicht realisierbar. Wir entwickelten auf dieser Basis des Branchen Know-hows von METEOR und unseres System-Knowhows ein neues Steuerungs- und Bedienkonzept. Ebenfalls flossen Wünsche und Erfahrungen von Kunden sowie Serviceund Prozesstechnikern ins neue Konzept mit ein. So entstanden viele neue Funktionen, die die Bedienung erheblich vereinfachten und zudem den Wickelprozess optimierten.“ Heute sind alle Beteiligten sehr zufrieden mit dieser Lösung, die METEOR im weltweiten Wickelmaschinenmarkt auf einen der vorderen Spitzenplätze beförderte.

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Jürg Wittwer, CEO bei WITO Automation AG

„Die maximale Durchgängigkeit der B&R Entwicklungsoberfläche Automation Studio, kombiniert mit der minimalen Reaktionszeit des echtzeitfähigen Feldbusses Ethernet POWERLINK und der vollintegrierten CNC-Technologie ergeben eine hochdynamische und optimale Branchenlösung. Dadurch entsteht für den Kunden eine maßgeschneiderte Bedienoberfläche, bei der er weder Programmier- noch CNC-Kenntnisse benötigt und seine Wickelapplikation einfach zusammenstellen kann.“

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