HOLZ automation GmbH valmistaa olkipuiset rakennuselementit koko taloon yhdellä tuotantovuorolla - Siemensin tehokkaalla liikkeenohjauksella.
Kestävä rakentaminen on tärkeä asia koko yhteiskunnalle. Yksi tapa pienentää hiilijalanjälkeä on käyttää uusiutuvia luonnonmateriaaleja, kuten olkia. Ihmiset ovat käyttäneet tätä erittäin kestävää eristemateriaalia vuosisatojen ajan. Jotta olki voidaan prosessoida täysin automaattisesti valmiiksi rakennuselementeiksi, tarvitaan kuitenkin älykäs järjestelmäkonsepti ja ennen kaikkea tehokas ja joustava liikkeenohjausratkaisu.
Motion Control -ratkaisu kattaa akselisynkronoinnin, moduulien kuljetuksen, puristusliikkeen ja mahdollisesti vielä enemmän prosesseja tulevaisuudessa. Tämä johtaa skaalautuvaan, standardoituun ratkaisuun sekä parempaan tehokkuuteen ja joustavuuteen.
Kaikki toiminnot on suunniteltu TIA Portalissa. Cam-editoriilla SIMATIC S7-1500 T-CPU:sta, kaikkien paalauspuristimen akselien monimutkainen synkroninen liike voidaan nopeasti säätää ja muokata.
Siemensin automaatioratkaisut mahdollistavat jäljitettävyyden ja laadunhallinnan. SIMATIC Industrial Edgeä käytetään sahanterien kulumisen seuraamiseen ja trimmauslaitteen säätämiseen vastaavasti.
Avainkomponentti, jonka ympärille uusi automaattinen rakennuselementtien tuotantojärjestelmä kehitettiin, tulee sopivasti maataloudesta: ”Ostimme paalauspuristimen ja muutimme sen, jotta voisimme automatisoida sen”, muistelee HOLZ automation GmbH:n toimitusjohtaja Jürgen Holz. Jürgen Holz jatkaa rohkealls askeleella: ”Olemme erikoistuneet autoteollisuuden tarkkuusosien, kuten vaihde- ja vetoakselien, kokoonpano- ja testaustehtäviin. Tässä on määritelty ominaisuudet — mutta luonnonmateriaalinen olki asettaa prosessille täysin erilaiset vaatimukset. Materiaaliominaisuuksien vaihtelujen, kuten erilaisten varren pituuksien ja korjaavien voimien, hallinta puhtaasti ja automaattisesti oli todellakin haaste.”
HOLZ automation GmbH:n Software- ja kehityspäällikölle Alexander Frommille tämä oli jännittävä tehtävä: ”Meidän piti sähköistää maataloudesta peräisin oleva hydromekaaninen puristin käytettäväksi automatisoiduissa teollisuusprosesseissa. Tätä varten ei ollut malleja.” Hänelle oli tärkeää, että HOLZ automation GmbH pystyi kattamaan lukuisat prosessit — akselisynkronoinnin, moduulien kuljetuksen, puristimen liikkumisen — yhdellä järjestelmällä, ”mukaan lukien tehtävät, joista emme vielä tiedä”. Valinta kohdistui Siemensin Motion Control -ratkaisuun: ”Koordinoimme taajuusmuuttajat yhdessä ja kehitimme konseptin. Tämä johti skaalautuvaan, standardoituun ratkaisuun, jonka avulla voimme olla tehokkaita ja joustavia.”
Tehtaan nykyisissä kuudessa asemassa rakennuselementit kootaan puisista komponenteista, sovitetaan takapaneelilla ja varustetaan sitten roboteilla tarkasti puristetuilla olkitäytteillä. Viimeistä kosketusta varten ulkoneva olki leikataan tasaisesti, jolloin muodostuu suora seinäelementti, joka voidaan rapata tai käsitellä edelleen. Paalauspuristimen integroiduilla turvatoiminnoilla varustetun SIMATIC S7-1500 T-CPU:n lisäksi jokaisessa kuudesta tuotantoasemasta on jaettu SIMATIC ET 200SP Controller I-laitteena. Tällä tavalla ohjataan yhteensä 16 akselia — 10 synkronista akselia ja 6 paikannusakselia. Tähän kuuluvat myös laitoksen turvakomponentit ja viestintä nykyisten kuuden robotin kanssa.
HOLZ automation GmbH kehitti ja validoi järjestelmän mekaanisen ja sähköisen suunnittelun askel askeleelta, ”jotta ratkaisu toimisi heti”, Alexander Fromm muistelee. Tätä varten hän käytti TIA Portalin jäljitysfunktiota muun muassa kaikkien mukana olevien komponenttien järjestelmän käyttäytymisen ja signaalien validoimiseksi. Tuloksena oli kypsä, modulaarinen ja joustava järjestelmä, joka mahdollistaa myös liikkuvan laitteiston ”tämän avulla voimme viedä järjestelmän helposti sinne, missä taloja rakennetaan tai olkia korjataan. Tämä lyhentää materiaalien ja rakennuselementtien kuljetusreittejä ja vähentää siten päästöjä.” Koordinoitu, standardoitu automaatio, valmiiksi testatut kirjastot ja intuitiivinen käyttö tukevat tehokasta käyttöönottoa — toinen ratkaisun etu.
Johtavana kehittäjänä Alexander Fromm hyötyi suunnitteluvaiheessa yksinkertaisesta taajuusmuuttajan ohjauksesta teknologiaobjektien kautta ja integroiduista toiminnoista laitosturvallisuuden varmistamiseksi. Integroitu liikehallintaratkaisu tuki häntä myös yksinkertaisissa muokkauksissa ja optimoinnissa. Erityinen kohokohta Alexander Frommille: paalauspuristimen servokäyttö. ”Erilaisia käyttökokoja ja mekaanista kinematiikkaa käyttävä servomekaaninen ratkaisu vaatii korkeatasoista käyttödynamiikkaa. Aikaisemmin olisimme suunnitelleet kaksi viikkoa vain kuuden synkronisen akselin säätämiseksi ja koordinoimiseksi oikein; SINAMICS-servokäyttöjen yhden painikkeen virityksellä saatiin päätökseen kahdessa tunnissa.
Rakennuselementit ovat jo löytäneet ensimmäisen käyttökohteensa: Uusi tuotantohalli muutettiin puusta ja oljesta tehdyillä sisäseinillä. Järjestelmä on erittäin joustava: ”Voimme yhdistää prosessimme suoraan arkkitehtien tai rakennusyritysten suunnittelujärjestelmiin avoimien rajapintojen kautta. Tuotevalikoimaamme kuuluu nykyään 108 erilaista rakennuskomponenttia eri leveyksissä ja muodoissa — ja aiomme toimittaa rakennuskomponentit myös savikipsillä toiseen asemaan. Modulaarisen laitokonseptin ansiosta tämä ei ole ongelma.”
Maailmanlaajuisesti ihmiset etsivät ratkaisuja kohtuuhintaiseen ja kestävään rakentamiseen. Olen vakuuttunut siitä, että tämä on mahdollista vain automaation avulla. Ja Siemensin kanssa olemme löytäneet oikean kumppanin.