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Fördertechnikkonzept für Tonrohre: Neue Wege für bewährte Technik
Der Umbau bestehender Fertigungsanlagen kann sehr aufwendig sein. Speziell wenn es sich bei den Umbauten um eine bessere Lösung für die Fördertechnik handelt. Oftmals werden fördertechnische Anlagen nur als Beiwerk gesehen, da die eigentliche Verfahrenstechnik oder Materialbearbeitung von anderen Anlagenteilen vorgenommen wird. Dies gilt auch oder gerade für Anwendungen im Bereich der Herstellung von Ziegeln, Tonprodukten oder feuerfesten Materialien. Hier liegt die Kompetenz der Hersteller im Bereich der Materialien selbst oder in den Trocknungs- und Brennverfahren. Außerdem haben die Anlagen wie Trockner und Öfen meist lange Betriebsdauern, so dass moderne Förderlösungen an bestehende Anlagen adaptiert werden müssen. Das folgende Beispiel zeigt anhand einer Anlage für die Tonrohrherstellung, was es dabei zu beachten gilt und wie man Produktionsanlagen auch sicherheitstechnisch auf den neuesten Stand bringen kann.
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Sicheres Handling für große Teile
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| Abbildung 1: Steinzeugrohre mit hohem Schwerpunkt auf Trocknerwagen, Im Vordergrund sieht man den gelben Lasersensor für einen sicheren Transport, links sieht man den geschlossenen Auslass des Trockners |
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| Abbildung 2: Setzroboter beim Bestücken der Trocknerwagen |
Ein Hersteller für Steinzeugrohre in verschiedenen Größen, wie sie vor allem in der Abwassertechnik eingesetzt werden, war auf der Suche nach einer neuen Lösung für den Wagentransport für die Rohre. Die Anwendung ist an sich ganz einfach. Am Anfang des Trockners müssen die gepressten Tonrohre auf Trocknerwagen gestellt werden und durchlaufen dann einen Trocknungsprozess in einem Trocknungstunnel. Die Rohre werden dann zu einem Tauchbecken mit Glasur transportiert, in das die Rohre eingetaucht werden, und auf Ofenwagen geladen bevor sie in den eigentlichen Brennofen transportiert werden.
Die Problematik bei dem Handling der Rohre liegt an der Art des Transportes durch den Trockner und in der Beschaffenheit der Rohre. Zum einen werden die Tonrohre stehend transportiert (siehe Abbildung 1). Das bedeutet, dass der Schwerpunkt sehr hoch liegt. Die Rohre sind damit sehr kippempfindlich und erfordern speziell beim Anfahren sanfte Transportlösungen. Zum anderen müssen Rohre mit den verschiedensten Längen und Durchmessern transportiert werden. Das Gewicht pro Rohr kann dabei bis zu 500kg betragen, was für ein sanftes Anfahren der Wagen eine hohe Antriebsdynamik erforderlich macht. Auch das Beschicken der Trocknerwagen Formgebung sollte automatisiert werden und erfolgt nun über Setzroboter (siehe Abbildung 2).
Vorteile der Automatisierung
Automatisierung sollte nie zum Selbstzweck eingeführt werden. Die Vorteile gegenüber manuellen Lösungen müssen im Vordergrund stehen. Natürlich denkt man bei Automatisierung sofort an Personaleinsparungen, man muss dem aber die Kosten für die Erneuerung der Anlage und die Einführungskosten z.B. durch Schulungen oder höher qualifiziertes Personal entgegenhalten. Auch andere Faktoren wie Arbeitserleichterungen und Sicherheitsaspekte kann einen höheren Automatisierungsgrad sinnvoll machen.
Im vorliegenden Fall sollten die folgenden konkreten Ziele erreicht werden:
Allgemein sollte die Logistik und die Produktionsplanung durch das neue Förderkonzept verbessert werden.
- Der Durchsatz und die Effizienz sollte erhöht werden.
- Leistungssteigerung speziell bei der Beschickung der Trocknerwagen durch Robotereinsatz
- Sicherer Wagentransport: Über geeignete Antriebs- und Automatisierungssysteme sollten die Wagen sicherer transportierbar sein.
- Weniger Rohrbruch: Über eine intelligente Steuerung wollte man typische Schäden durch Rohrbruch, die speziell beim manuellen Anfahren der Wagen entstehen, vermeiden.
Praktische Umsetzung
Zum Wagentransport wurden neue Schiebebühnen inklusive der Gleise installiert, die mit kombinierter Aufhol- und Abschubvorrichtung die Trocknerwagen automatisch in den Trocknungstunnel schieben und nach dem Trocknungsprozess auf der anderen Seite des Tunnels wieder entnehmen. Die Wagen werden dann zu einem Arbeitsplatz transportiert, an dem die Rohre manuell vom Wagen entnommen, in ein Glasur-Becken eingetaucht und dann zur Weiterverarbeitung im Brennofen auf Wagen gesetzt werden. In der Zufuhr und in den Speichergleisen übernehmen geregelte Unterflurförderer den Wagentransport. Hoch dynamische Antriebe sorgen für einen schnellen und ruckarmen Wagentransport, unabhängig von Form und Gewicht der Rohre auf den Wagen. Abbildung 3 zeigt als Beispiel das Beladen einer Schiebebühne mit einem Trocknerwagen.
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| Abbildung 3: Schiebebühne und Trocknerwagen |
Eine intelligente Steuerung erkennt, an welchem Trocknerauslass ein Wagen mit getrockneten Rohren bereitsteht, ob die Position an der Eintauchstation noch besetzt ist, holt die Wagen ab, parkt die Trocknerwagen gegebenenfalls bis die Eintauchstation für die Glasur frei ist und transportiert die Wagen zum passenden Zeitpunkt zu eben dieser Station. Dieser Logistik- und Verteilungsprozess geschieht unter Berücksichtigung notwendiger Sicherheitsaspekte (z.B. automatische Abschaltung, falls die Sensoren an den Schiebebühnen ein Hindernis erkennen) voll automatisch.
Modernes Sicherheitskonzept
Die realisierte Automatisierungslösung bedurfte eines komplett neuen Sicherheitskonzeptes. Schließlich fahren jetzt Trocknerwagen eigenständig auf Wegen bzw. Schienen, auf denen bis vor kurzem noch Arbeiter die Wagen manuell geschoben haben. Die Flächen zwischen den Trocknern müssen dabei weiterhin zugänglich sein, um eventuelle Rohrschäden oder Ausschussrohre zu beseitigen.
Für den Personenschutz wurde aus diesem Grund ein programmierbares, auf Lichtschranken basierendes Sicherheitskonzept installiert, welches detektiert, ob sich ein Objekt oder eine Person in der Nähe befindet. Sobald etwas oder jemand in die Fahrbahn der Wagen gerät, schaltet die Anlage ab.
Intelligente und Kosten sparende Lösungen
Oftmals sind bestehende Anlagenteile wie Trockner oder Brennöfen sehr langlebig und arm an technischen Innovationen. Die Steinzeugrohre werden in einen Trocknungstunnel geschoben, laufen auf Wagen langsam durch den Trockner und werden am Auslass zur Weiterverarbeitung entnommen. Die eigentlichen Zeit- und damit Effizienzverluste entstehen beim Be- und Entladen der Trockner bzw. Trocknerwagen. Ein neues, modernes Bestückungskonzept inklusive der entsprechenden Sicherheitsmassnahmen hilft nun, Zeit und Kosten zu sparen und dem Personal das Arbeiten zu erleichtern.
Die vorliegende Anwendungsbeschreibung zeigt anschaulich, wie sich bestehende Anlagen modernisieren lassen. Die eigentliche Herausforderung liegt darin, dass die Logistiklösung in den bestehenden Arbeitsablauf und in die bestehende Arbeitsfläche integriert werden muss. Im aktuellen Beispiel war für einen reibungslosen Ablauf aus diesem Grund ein ausgeklügeltes Sicherheitskonzept notwendig. Die Anwendung zeigt auch, dass eine Modernisierung bestehender Anlagen nur in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden sinnvoll funktionieren kann, da bestehende Abläufe vor einer Erneuerung der Anlage analysiert und optimierten werden müssen.
Ansprechpartner im Marketing
Bernd Münstermann GmbH & Co. KG
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Die Bernd Münstermann GmbH & Co. KG ist einer der führenden deutschen Hersteller auf dem Gebiet der industriellen Trocknungs- und Wärmebehandlungsanlagen, anspruchsvoller Fördertechnik und hochwertiger Entstaubungs-, Absaug- und Filteranlagen mit über 220 Mitarbeitern in Telgte, davon über 100 in der Produktion. Bei den angebotenen Produkten und Dienstleistungen handelt es sich dabei oft um kundenspezifische Einzellösungen, die speziell auf die jeweiligen Kunden- und Anwendungsbedingungen angepasst werden.
