Präzise in den Härteofen - Shuttlesystem von RILE für LPC-Linie bei Kordel

Eine neue Linie mit vier LPC-Härteöfen, einer Waschmaschine und zwei Anlassöfen automatisiert zu bestücken, lautete die Aufgabe, die der Getriebehersteller Kordel Antriebstechnik GmbH den Automatisierungsspezialisten von RILE stellte. Das bedeutet, Chargengewichte bis zu einer Tonne über eine Strecke von 36 Metern in der Halle zu bewegen, ohne Öl, Kühl- oder Härtemittel zu verschleppen, die Chargiergestelle präzise an die Öfen zu positionieren – und das Shuttlesystem für die hohen Temperaturen im Härteofen auszulegen. 

36 Meter misst die automatisierte Beladung für vier Härte- und zwei Anlassöfen sowie eine Waschanlage bei Kordel in Olfen. 
Bild: RILE

Wie eine gelungene Automation für eine Linie mit Härteöfen aussehen soll, davon hatten die Verantwortlichen bei Kordel bereits eine klare Vorstellung, als sie sich entschieden, an ihrem neugebauten Standort in Olfen eine eigene Linie aufzubauen. Der strategische Hintergrund hierfür war der Wunsch, unabhängiger von Lohnfertigern zu werden und gleichzeitig einer drohenden Gasmangellage entgegenzuwirken. Damit wollte Kordel den seit der Energiekrise 2022 zunehmend auftretenden Lieferproblemen entgegenwirken und weitere Prozessketten zusammenschließen, um Transporte zu minimieren. Zusätzliche Synergien sollten durch weniger Gasverbrauch und deutlich reduzierten CO2-Ausstoß entstehen. Die Wahl fiel auf das vakuumbasierte LPC-Verfahren mit Öl als Abschreckmedium – es überzeugt durch geringen Teileverzug, niedrigen Energieverbrauch und weniger Nacharbeit durch ausbleibender Oxidation und somit Unterbindung von Verzunderungen. Die Öfen werden elektrisch betrieben, der Strom stammt überwiegend aus der eigenen 1-MW PV-Anlage. In Olfen fertigt Kordel die Kegelradsätze seither komplett.

Die Automatisierungsaufgabe

Keines der am Markt verfügbaren Automationssysteme konnte allerdings überzeugen – gerissene Antriebsketten sowie aufwendige Konstruktionen mit Drehtisch am Shuttle, Ölverschleppungen und Leckagen entsprachen nicht den technischen und qualitativen Anforderungen. Wegen der im Feld beobachteten Mängel wurde die üblicherweise zu den Öfen gehörende Automation gar nicht erst mitgekauft, sondern von vornherein eine eigene Lösung vorgesehen. Der kurze Weg hierhin erklärt sich aus der Vergangenheit: Bereits in früheren Projekten hat Kordel mit RILE individuelle Automatisierungslösungen entwickelt – und dabei gute Erfahrungen gemacht. Schon das Leistungsverzeichnis enthielt sehr konkrete Eckdaten für die Automatisierungsaufgabe. Alle Elemente der verketteten LPC-Linie (Härteöfen, Anlassöfen, Waschmaschine) müssen komplett be- und entladen werden. Die ungewöhnlich lange Linie muss an den Stationen vor allem exakt positionieren. Von der Beladeseite wird die Charge mit einem Gewicht von etwa einer Tonne aus auf Rollen abgelegt. Auf der Ablageseite befinden sich beladene Chargiergestelle zum Abkühlen und Abtropfen. Alle Regalsysteme müssen für diese Belastung temperatur- und gewichtsstabil genug sein, und es muss Auffangbehälter für Öl geben. Zu den zentralen Anforderungen gehörten neben kurzen Wegen beim Bedienen auch die Sicherheit und die Rückverfolgbarkeit. Wichtig ist Kordel auch eine einfache und robuste Konstruktionslösung gewesen, die mit einem Teleskop in Richtung Ofenanlage als auch in Richtung Lagerplätze arbeiten kann. Andernfalls wäre ein Drehschemel am Fahrwagen nötig.

Das Teleskop fährt direkt in die Öfen. Deshalb müssen alle Komponenten für die hohen Temperaturen zugelassen sein.

Bild: RILE

Viel Technik auf engem Raum

Das Herzstück der Anlage bildet das Shuttle mit dem Zahnstangenteleskop. Andere Anbieter nutzen Ketten für den Antrieb. Da diese in den beobachteten Anwendungen allerdings häufig rissen und daher eine klare Schwachstelle bildeten, hat RILE mit dem Teleskop eine alternative, zuverlässige Lösung entwickelt. Die zentrale Frage lautete hier: Wie lässt sich eine Charge mit einer Tonne Gewicht auf begrenztem Raum bewegen und exakt positionieren? Das temperaturbeständige Hubwerk gleicht Toleranzen bis zu 50 mm aus und erlaubt zusätzlich den seitlichen Ausgleich von Winkelfehlern, die aus leicht unterschiedlicher Ausrichtung der Öfen entstehen und weniger flexible Zuführungen zum Stillstand bringen. Diese Konstruktion erlaubt den Einsatz kleinerer, wirtschaftlicherer Antriebskomponenten. Damit sichergestellt ist, dass der Wagen auch vor unterschiedlich ausgerichteten Öfen präzise positioniert wird und in jedem Fall auch gerade aus dem Ofen wieder herauskommt, braucht das Antriebssystem Leistungsreserven. Diese wiederum beanspruchen Bauraum. Die geforderten Leistungen auf knappem Raum unterzubringen, gehörte zu den größten Herausforderungen bei der Konstruktion der Anlage. RILE konnte Erfahrungen mit Verkettungslösungen für die eigene Fertigung in die Automationslösung für Kordel einfließen lassen und jeden zur Verfügung stehenden Millimeter ausnutzen. Das Shuttle läuft auf Trägern mit Spurführung, für die Positionierung sorgen Servomotoren. Laser überwachen jederzeit die Position der Räder. So wird auch über den langen Weg von 36 Metern die Präzision gewährleistet. Für die nötige Temperaturstabilität der Komponenten schauten die Konstrukteure über den Tellerrand zum Spritzguss und Gesenkwerkbau. Die Verfahrgeschwindigkeit spielt angesichts der Dauer des Härteprozesses eine untergeordnete Rolle. Wichtiger ist der komplett automatisierte Betrieb, mit dem man sicherstellen kann, dass die Öfen immer bestückt sind.

Der Führerstand ermöglicht das Mitfahren - mit genügend Sicherheitsabstand zu den Hochtemperaturanwendungen.

Bild: RILE

Kurze Wege, flexible Abläufe

Um alle Wege kurz zu halten, sind sämtliche Bedienelemente zentral im vorderen Bereich angeordnet. Die Visualisierung ist bewusst einfach gehalten: Angezeigt wird der aktuelle Betriebsmodus – automatisch oder manuell. Ein- und Ausschleusen erfolgt über lichtschrankengekoppelte Plätze; auf Kundenwunsch kam ein zusätzlicher Platz für die Härtemessung hinzu. Wartung und Inspektion sind ohne Umbauten möglich; das Shuttle verfügt über einen Führerstand, von dem aus Servicepersonal mit sicherem Abstand zu den Hochtemperaturbereichen arbeiten kann. Besonderen Wert legte Kordel auch auf die Wartungsfreundlichkeit der Anlage. Überall, wo dies möglich ist, wurden selbstschmierende Elemente eingesetzt. Eine Zentralschmieranlage bedient alle anderen Stellen. Nicht nur unter den Regalen, sondern auch unter dem Teleskop selbst, befinden sich Auffangwannen für das Öl. Die Anlage passt damit perfekt in das gepflegte Erscheinungsbild, auf das Kordel in allen Produktionshallen großen Wert legt. Tagsüber werden alle Beladeplätze aufgerüstet und die Chargen gespeichert, nachts arbeitet die Anlage die Aufträge autonom ab. Für priorisierte Teile steht ein schnellerer Durchlauf zur Verfügung. „Gerade wenn mannloser Betrieb gefahren werden soll, muss man sich auf die Leistung verlassen können", betont Kordel-Geschäftsführer Thomas Schotte – und bringt damit die zentrale Anforderung an die gesamte Anlage auf den Punkt.

Die Steuerung ist ausdrücklich auf intuitive Bedienung ausgelegt.

Bild: RILE

_______________________________________________________________________________________

Infokasten: Die Anlage in Zahlen

• 36 m Automatisierungslinie mit 4 LPC-Härteöfen, 1 Vakuumwaschmaschine und 2 Anlassöfen
• Shuttle mit Lasermesssystem und Servomotoren – Positioniergenauigkeit im Zehntelbereich
• Hubwerk ±25 mm Höhenausgleich für maximale Flexibilität bei unterschiedlichen Ofenpositionen –
• Eigenentwicklung: hochtemperaturfestes Zahnstangenteleskop für begrenzten Bauraum
• Vollständig mannloser Automatikbetrieb seit Oktober 2024
• Bis zu 1 t Chargengewicht; 300.000 Radsätze/Jahr bei Kordel gesamt
• Elektrischer Betrieb mit eigener PV-Anlage – kein Gas, keine Abfackelung

_______________________________________________________________________________________

Beste Voraussetzungen

Die bereits gut etablierte und von beiden Seiten geschätzte Zusammenarbeit von RILE und Kordel hat dem Projekt von Anfang an gute Voraussetzungen geschaffen. Es gab die Möglichkeit, Wettbewerbsanlagen anzuschauen; die hieraus entstandenen Vorschläge sind ins Konzept eingeflossen. Da nur wenig Informationen über die Öfen vorlagen, basiert die Automatisierung auf eigenen Messungen. Das modulare Konzept erlaubt die Erweiterung mit zusätzlichen Öfen oder Regalplätzen. Die aktuelle Härtelinie in Olfen ist seit Oktober 2024 im Regelbetrieb. Vom Entwurf bis zur Umsetzung ist nur etwa ein Jahr vergangen. Auch dies ist ein Ergebnis der guten Partnerschaft. Schotte lobt: „Rile hört aufmerksam zu und setzt dann auch die aufgezeigte Aufgabe detailgenau um.“

Über Kordel

Kordel fertigt im Jahr etwa 300.000 Getriebe für Flurförderzeuge, Landmaschinen und Baumaschinen. An den westfälischen Standorten Dülmen und Olfen sowie an den polnischen Standorten Jawor und Bialogard sind aktuell insgesamt etwa 1.200 Mitarbeiter beschäftigt. Eine Besonderheit bei Kordel ist die große Fertigungstiefe mit etwa 20.000 verschiedenen und laufenden Eigenfertigungsteilen.

Über RILE

Die RILE-Group mit Sitz in Deggendorf bietet integrierte Fertigungs- und Automatisierungslösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der präzisen Bearbeitung und Oberflächenveredelung von Bauteilen bis hin zur Entwicklung automatisierter Produktionsanlagen und der Montage komplexer Baugruppen. Zu den Kernkompetenzen der Gruppe mit heute knapp 220 Beschäftigten zählen Fabrikautomation, Zerspanung, Carbon- und Composite-Verarbeitung, Baugruppenmontage, Großgussbearbeitung sowie Industrielackierung. Zum umfassenden Angebot gehört auch der zeitweise Einsatz von Spezialisten vor Ort beim Kunden. Im Bereich der Systemintegration, in dem die Lösungen für Kordel entstanden, sind vor allem die langjährige Erfahrung in der Projektierung und ganzheitlichen Umsetzung individueller Lösungen von Bedeutung.

_______________________________________________________________________________________

Vertrauen auch Sie auf unsere maßgeschneiderten Lösungen, die Ihre Fertigungsprozesse effizienter gestalten. Sprechen Sie uns an, und wir zeigen Ihnen, wie individuelle Automationskonzepte Ihre Produktion auf das nächste Level heben.

Gerne beraten wir Sie natürlich auch vor Ort. Wir freuen uns darauf, von Ihnen zu hören!

Kontakt bei RILE: Michael Füller, Vertrieb Systemintegration

sales@rile-group.com

T: 0991/2507-280