CleanroomProcesses

Lounges 2024 Karlsruhe
Marketingvortrag
23. April 2024
Raum: 4
17:00
-
17:30 Uhr
Reinraumkran mit Halbautomatik und Pendeldämpfung

Stichpunkte:

Halbautomatik übertrifft Vollautomatik
Prozesse beschleunigen, Schäden vermeiden
Präzise und automatisierte Arbeitsabläufe
Millimetergenau und schwingungsfrei durch Pendeldämpfung
Mehr Effizienz im Bedienprozess

Innovation durch Rekombination - In der Praxis gewinnt, was besser funktioniert

Die Produktlösung:

Der Reinraumkran mit Halbautomatik und Pendeldämpfung ist in der Reinraumwelt derzeit konkurrenzlos und wurde in mehreren Schritten durch die Applikation vorhandener Technologien und Elemente auf neue Anwendungsbereiche geschaffen.

Der Fokus liegt darauf, proaktiv Chancen zu erkennen und durch die Verbindung von Bestehendem echte Neuerungen in der Anwendung zu erreichen. Das Ziel ist stets: Etwas Neues zu schaffen, das anders ist und das vor allem eine hohe Markt- und Kundenrelevanz hat.

Denn, was bringt eine Innovation, die vom Markt nicht angenommen und vom Kunden nicht benötigt wird?

Zur Verdeutlichung der Innovationskraft, die der Reinraumkran mit Halbautomatik und Pendeldämpfung im Reinraummarkt hat, ist es zunächst wichtig, die einzelnen Funktionen und ihre Bedeutung im Transportprozess schwerer Güter in reinen Umgebungen grundsätzlich zu verstehen. Da ist zunächst die Halbautomatik, die im Vergleich zu einer vollautomatisch gesteuerten Anlage ja irgendwie nur „halb so gut“ klingt. Doch auch hier begegnen wir einem Paradoxon: Manchmal ist halb eben besser als voll.

Halbautomatik übertrifft Vollautomatik

Zur Erklärung: Ein Vollautomatikkran, wie er in vielen Branchen bereits gängig ist, führt mehrere Prozess-Schritte programmgesteuert, eben automatisch, aus. Er steuert und regelt sich bei Wahl der passenden Sensorik innerhalb definierter Vorgaben selbst. Ein situatives Eingreifen durch einen Bediener ist hier nicht vorgesehen. Der steuernde Mensch ist dabei der Computersteuerung gewichen. Allerdings muss der Bereich, in dem ein solcher Vollautomatikkran arbeitet, aufwändig abgeschrankt, eingezäunt und mit sicherheitsgerichteten Zugangstüren versehen sein. Zudem können die programmierten Prozesse des Vollautomatikkrans nicht „mal eben“ unterbrochen werden, ohne dass danach ein aufwändiger Reset erforderlich ist.

Ein Halbautomatikkran ist dagegen immer dann die richtige Wahl, wenn es um wiederkehrende Arbeiten in einer gleichbleibenden Kette von Prozess-Schritten geht, die aber dennoch das Eingreifen eines Bedieners erfordern. Auch in Umgebungen, die eine vollständige Absperrung des Gefahrenbereichs nicht erlauben, weil sich Menschen darin befinden, kommt idealerweise ein Halbautomatikkran zum Einsatz.

Allerdings ist in der allgemeinen Wahrnehmung des Wortes Halbautomatik das Vorurteil konnotiert, dass dies „nichts Halbes und nichts Ganzes“ sei. Völlig zu unrecht, wie sich bei genauerer Betrachtung zeigt. Denn das Gegenteil trifft zu: Ein Halbautomatikkran ist in seiner gesamten Gestaltung und Programmierung wesentlich aufwändiger als ein Vollautomatikkran. Denn um den Bediener im Bezug auf Routinetätigkeiten maximal durch die Automatik zu unterstützen und dennoch die maximale Flexibilität eines manuell bedienten Kranes bereitzustellen, erfordert es sehr viel mehr als eine detaillierte, aber statische Programmierung.

Prozesse beschleunigen, Schäden vermeiden

Ein Halbautomatikkran steht in ständigem Dialog mit dem Bediener. Die Steuerung ermöglicht jeweils nur das Anfahren des nächsten richtigen Prozess-Schritts, etwa die Anfahrt einer Zielposition nach einer vorgegebenen Route. Nach Freigabe durch den Bediener fährt der Kran die nächste Station an. Fehlt die Freigabe, stoppt der Kran und geht damit in einen sicheren Anlagenzustand über. Fährt der Bediener den Halbautomatikkran im manuellen Betrieb in einen Kollisionsbereich, bleibt der Kran ebenfalls automatisch stehen.

Neben diesen sicherheitsrelevanten Vorzügen verkürzt die Nutzung eines Halbautomatikkrans zudem die Durchlaufzeiten und beschleunigt die Prozess-Schritte. Hinzu kommen die Erhöhung der Effektivität im innerbetrieblichen Transport und die Entlastung des Bedienpersonals.

Vergleichbar mit den Sinnesorganen eines Menschen, erfassen die in der Halbautomatik integrierten Sensoren den Prozessstatus. Sie übernehmen die zentrale Rolle bei der Steuerung und übermitteln die gesammelten Daten an eine Steuerungs-Software, welche den Prozessablauf regelt. Dennoch hat beim Halbautomatikkran letztlich immer noch der Bediener die Kontrolle, der die programmierten Arbeitsschritte ja zunächst über eine Freigabetaste genehmigen muss.

Präzise und automatisierte Arbeitsabläufe

Ausgestattet ist ein solcher Reinraumkran mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und einem dreiachsigen Positioniersystem, das pro Achse eine Anfahrgenauigkeit von +/- 1 Millimeter erlaubt. Bei gespeicherten Positionen ist ein halbautomatisches Anfahren möglich, wodurch teure Anlagenteile einfach gewechselt werden können. Außerdem werden Kollisionen und daraus entstehende Beschädigungen solcher Anlagenteile von vornherein dadurch vermieden, dass aus den gespeicherten Positionen nur in eine freigegebene Richtung herausgefahren werden kann. Um der Reinraumklasse ISO 5 gerecht zu werden, verfügt der Halbautomatikkran unter anderem über eine einfach zu reinigende Oberfläche und weist keinerlei scharfkantigen Bauteile wie etwa Schraubenköpfe auf, was die Reinigung extrem vereinfacht.

An die Steuerung und Programmierung halbautomatischer Krane werden besonders hohe Anforderungen gestellt. Da der Bediener jederzeit in den Prozess eingreifen können muss und die Software nur logische Befehle zulassen darf, um menschliche Fehler zu verhindern, muss die Steuerung permanent den Zustand des Krans und des Prozesses überwachen.

Im Überblick bietet ein Halbautomatikkran folgende Features:

• millimetergenaue Positionierung des Krans in allen Achsen, unabhängig von Tragkraft, Spannweite und Fahrge-schwindigkeit,
• punktgenaues Aufnehmen und Ablegen von Lasten,
• Steuerung des Halbautomatikkrans mittels speicherprogrammierbarer Steuerung (SPS) und im Profinet eingebundenen Frequenzumformern,
• Fahrgeschwindigkeiten bis 63 m/min,
• Beschleunigungen bis 1 m/s² durch reibschlüssige Antriebe (also ohne Zahnstangenantriebe)
• Übermittlung der angeschlagenen Last oder anderer Prozessgrößen an ein übergeordnetes Leitsystem,
• hochgenaue Lastmessungen.

Millimetergenau und schwingungsfrei durch Pendeldämpfung

Die genannten Vorzüge eines Halbautomatikkrans werden in der Kombination mit der innovativen Technik der elektronischen Pendeldämpfung um eine weitere Dimension ergänzt. Diese Pendeldämpfung sorgt dafür, dass keine durch Trägheit hervorgerufenen Schwingungen entstehen bzw. entsprechende Ausgleichsbewegungen durch den Kranbediener durchgeführt werden müssen - und dies weder beim Beschleunigungs- noch beim Bremsvorgang. Somit wird das Aufschaukeln der Last vollständig verhindert. Dabei ist besonders bemerkenswert, dass dies unabhängig von der Geschwindigkeit und der Hakenstellung der Last gelingt. Gleichzeitig sinkt die Unfallgefahr durch Pendelbewegungen sowohl beim Verfahren der Last als auch beim Anhalten auf ein Minimum. Ein weiterer Pluspunkt ist die Vermeidung von vermehrtem Abrieb, wie er bei jeder Beschleunigung und Bremsung des Krans unvermeidlich ist. Der so verminderte Partikelaustrag ist in Reinraumumgebungen durchaus essenziell. Die Einhaltung der Anforderungen der ISO-Klasse 5 ist somit gewährleistet.

Dank der elektronischen Pendeldämpfung trifft der Kran punktgenau die gewünschten Zielkoordinaten. Dies gelingt, ohne dass der Haken während der Fahrt oder nach Stehenbleiben des Krans weiter Schwingungen ausgesetzt ist bzw. unvorhersehbare Ausgleichsbewegungen während der Fahrt oder nach dem Stehenbleiben ausführt. Dadurch wird ein weitaus präziseres und insbesondere auch schnelleres Arbeiten ermöglicht. Ohne eine Pendeldämpfung kostet die genaue Positionierung des Gegenstandes viel Zeit, erfordert sowohl Ruhe als auch Geschick und erschwert zudem den Arbeitsalltag ungemein.

In vielen Fällen ist es auch sehr wichtig, dass das pendelfreie, punktgenaue Anhalten einer Last sichergestellt und der gewünschte Zielpunkt nicht überschritten wird, da ansonsten Schäden an der meist kostbaren Last oder am Zielobjekt entstehen können. Bei der Positionierung von Objekten ohne Pendeldämpfung gibt es dafür jedoch keine Garantie. Zudem erhöht sich durch das Pendeln der Last die Unfallgefahr für betroffene Personen.

Mehr Effizienz im Bedienprozess

Sind bereits die technisch-funktionalen Vorzüge eines Halbautomatikkrans mit Pendeldämpfung beeindruckend, so sollten auch Kriterien wie Nutzerfreundlichkeit und damit die Effizienz im Bedienprozess sowie Nachhaltigkeit in der Nutzung auf Kundenseite nicht unterschätzt werden.

Was die Effizienz angeht, so ist offensichtlich, dass der Bediener des Halbautomatikkrans in seiner Aufgabe maximal durch die Technik unterstützt wird und so zügig und doch sicher arbeiten kann. Langwieriges Positionieren der meist extrem wertvollen und somit im Schadenfall nur schwer wiederzubeschaffenden Transport-Teile entfällt. Dem Bediener wird die Sorge genommen, Fehler zu machen und somit schwere Verantwortung auf sich zu laden. Gleichzeitig werden die Routinevorgänge von der Technik übernommen.

Dies spielt insbesondere im Hinblick auf sich verändernde Mitarbeiterstrukturen eine Rolle. Studien zufolge wünscht sich das Personal der Zukunft einerseits maximale Unterstützung durch die Technik, um weniger Verantwortung für eventuelle Fehler zu tragen. Andererseits wollen die Mitarbeitenden aber nicht zu sinnbefreiten Maschinenbeobachtern verkommen. Hier ist die Halbautomatik die perfekte Mischung, da sie keine Arbeitsplätze ersetzt, sondern jene Arbeitsplätze maschinell unterstützt, für die es schwierig geworden ist oder noch werden wird, qualifiziertes Personal zu bekommen.

Nachhaltigkeit in der Produktnutzung

Für Sie als Kunden bietet der Halbautomatikkran den großen Nutzen, dass die im Kran verbaute Hard- und Software im weiteren Verlauf des Produktzyklus alle nur erdenklichen Anpassungen und Veränderungen zulässt. So kann beispielsweise bei Bedarf eine Artikeldatenbank erstellt und für den Transport wechselnder und doch wiederkehrender Werkstücke genutzt werden. Auch die Konfiguration der Pendeldämpfung und die Programmierung des Transportwegs sind hiervon positiv beeinflusst. Der Quellcode gehört mit dem Kauf des Krans dem Kunden, der ihn nach eigenen Wünschen und Bedürfnissen anpassen kann.

Innovativ und individualisierbar

Insgesamt bietet der Reinraumkran mit Halbautomatik und Pendeldämpfung eine ganze Reihe höchst innovativer Features, die ihn für sehr viele schwergewichtige Transport-Aufgaben in Reinraum-Umgebungen prädestinieren. Bisher wurden solche Krane bei uns im Unternehmen bereits bis 30 Tonnen Tragkraft, 30 Meter Spannweite und 60 Meter pro Minute Geschwindigkeit nach Kundenanforderungen gebaut.

Haupt-Referent*in:
Achim Altmann
ALTMANN GmbH