Rund 30 Prozent des europäischen Küchenbedarfs deckt Nobilia ab, fertigt und liefert bis zu 3.800 Küchen täglich. Um diese Zahl zu meistern, setzt das Unternehmen auf zwei Aspekte. Der erste ist die Fertigungssteuerung. Die gesamte Logistik ist auf eine Frage ausgerichtet: Wie lässt sich ein LKW so füllen, dass er die Küchen möglichst effizient liefern kann? Dabei kommt der zweite Aspekt zum Tragen: der hohe Automatisierungsgrad. „Korpus, Frontteile, Schrauben und Beschläge in Möbel verwandeln und mit Handelsware auf einen Schwung in den richtigen LKW bringen? Das funktioniert nur mit dem Just-in-Time-Ansatz“, erklärt Senior-Projektleiter David Müller.
Nächster Schritt zur modernen Fertigung
Mit etwa 19 Schränken die Minute bringt es allein das Werk 2 auf bis zu 100 vollbeladene LKW täglich. Trotz fast 700 Metern Länge und über 300 Metern Breite, ist der Platz in der Fertigung aber knapp. Modernisierte Maschinen dürfen also nicht über den vorigen Footprint hinausgehen. Diese Voraussetzung galt auch, als Nobilia die Anlage für die Schubkastenfertigung technisch erneuern musste. Denn: Ergänzend zu Küchen, adressiert das Unternehmen den wachsenden Bedarf an ganzheitlichen Einrichtungen. „Wir wollten fertigungstechnisch den nächsten Schritt gehen und unsere Anlagen so modernisieren, dass sich auch Kastenmöbel für andere Bereiche herstellen lassen“, führt Müller aus.
Zeitgleicher Start in zwei Werken
Obwohl die bisherige Schubkastenfertigung nur einen Bruchteil der Fertigungsfläche in Werk 2 einnahm: Mehr Platz war für die neue Anlage nicht verfügbar. Dafür waren mehr Durchsatz, mehr automatisiert bewirtschaftete Varianz und mehr Sicherheit gefragt. Hinzu kam eine weitere Herausforderung: Es ging nicht nur um eine Anlage, sondern um jeweils zwei baugleiche Linien in zwei Werken. Die Umstellung auf das neue Sortiment, also der Produktionsstart beider Anlagen, musste standortübergreifend erfolgen. „Eins der komplexesten Projekte, die wir bei Nobilia je umgesetzt haben“, erinnert sich Müller.
Neuentwicklung statt Projektvolumen
Also holte das Unternehmen zwei Partner hinzu: Beckhoff als Lieferant der Automatisierungstechnik und Hüttenhölscher mit seiner langen Geschichte in der Möbelindustrie. Da alle drei Unternehmen aus dem ostwestfälischen Verl stammen, verbindet sie eine jahrzehntelange Zusammenarbeit. „Gemeinsam sind wir schon mehrmals neue Wege in Sachen Automatisierung gegangen“, blickt Müller zurück. Mit der neuen Anlage wollte man das fortführen. Nicht nur um ein großes Projektvolumen sei es gegangen, ergänzt Herr Kellner, Leiter der Steuerungstechnik bei Hüttenhölscher, sondern auch um eine neue Entwicklung.
Shuttle versorgen Montageroboter
Der Plan: Die Materialnachversorgung innerhalb der Anlage so automatisieren, dass kein manueller Eingriff erforderlich ist und die Varianz auf engem Raum bewirtschaftet werden kann. Entstanden ist ein Shuttlesystem mit Abmessungen von etwa zwei Metern auf 60 Zentimeter. Es versorgt die Roboter in der Montage mit Seiten- und Rückwänden für die Schubkästen. Drei solcher Shuttles sind in jeder doppelsträngigen Anlage verbaut. Sie nehmen die Bauteile in gestapelten Trays auf und bringen sie über einen Verfahrweg von rund 20 Metern zur richtigen Station. Beladen wiegen diese Shuttles rund eine Tonne. Dennoch sind sie bis zu 100 Meter pro Minute schnell und millimetergenau.
Antriebe und Kommunikation
Ursprünglich wollte Hüttenhölscher die Shuttles über Energieketten in der Anlage anbinden. Dafür waren jedoch die Gänge zu schmal, und die Dynamik wäre über die langen Wege nicht erreichbar gewesen. Die Versorgung des mobilen Systems mit 400 Volt realisierte der Anlagenbauer darum über eine Stromschiene. In der Folge sind nicht nur die beiden Fahrantriebe elektrisch, sondern auch die drei Achsen für die Aufnahme der Tray-Stapel. Bei der Kommunikation fiel die Wahl auf eine drahtlose Anbindung per Funk mit dem Ethercat Automation Protocol (EAP), das eine hochdeterministische Kommunikation zwischen Ethercat-Mastern erlaubt. „Da sich mit EAP auch Safety-Signale übertragen lassen, erfüllt die Lösung die Sicherheitsansprüche der verschiedenen Schutzzonen“, sagt Julius Polldavid aus der Beckhoff-Anlagentechnik.
Steuerung übernimmt Safety-Funktionen
Die Steuerung des Shuttles übernimmt der lüfterlose Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6025. „Wegen des geringen Platzbedarfs war die schmale Bauform das entscheidende Kriterium“, sagt Andreas Sträter, der ebenfalls in der Beckhoff-Anlagentechnik tätig ist. „So kommt das Shuttle mit einem schlanken Schaltkasten aus. Mit Blick auf die Leistung reicht der C6025 aus, denn die Logikfunktionen werden nicht auf dem Shuttle selbst berechnet.“ Das erfolge mitsamt der Safety-Funktionen in der übergeordneten Anlagensteuerung, ergänzt Polldavid über den Beckhoff-Schaltschrank-Industrie-PC 6930. „Die Steuerung des Shuttles führt nur aus, sammelt I/O-Signale und gibt Rückmeldung. Deshalb kommt der mobile Anlagenteil ohne eigenes HMI aus.“
Integrierte Antriebstechnik spart Platz
Für Kellner gab es bei der Wahl des IPC-Herstellers keine Überlegungen: „Steuerungsseitig ist Beckhoff mit PC-based Control und Ethercat in der Möbelindustrie gesetzt.“ In diesem Fall war auch das Angebot an integrierten Lösungen ausschlaggebend. Für klassische Servoverstärker und Motoren sei in den Shuttle-Schaltkästen kein Platz. Weil beim AMP8000 die Servoverstärker in die Motoren integriert sind, erwies sich das dezentrale Antriebssystem als passend. Beim Tray-Handling kommt der dezentrale Servoantrieb AMP8031 zum Einsatz, in den Fahrachsen die Variante AMP8552 mit erhöhtem Rotorträgheitsmoment. Das abgesetzte Versorgungsmodul AMP8620 ist auf fünf Achsen ausgelegt. Die Einkabellösung Ethercat P spart weiter Platz. Ein zusätzlicher Vorteil: Bei Bedarf kann der Instandhalter die Antriebe selbst tauschen, ohne in die Programmierung eingreifen zu müssen.
Montage und Test vorab beim Hersteller
„Mit Wireless-Kommunikation und dezentraler Antriebstechnik haben wir bei der Shuttle-Lösung technisches Neuland betreten“, fasst Kellner zusammen. Weder habe es Vergleichswerte gegeben, noch ein Referenzsystem. Umso wichtiger war es für den Anlagenbauer, schon vor Installation und Inbetriebnahme bei Nobilia Erfahrung zu sammeln. Darum, und um den straffen Zeitplan einhalten zu können, wurden die Shuttles bei Hüttenhölscher montiert und getestet. „Wir mussten sie im Werk 2 nur noch auf die Schienen setzen“, schließt Kellner. Seit Januar 2025 laufen die Schubkastenanlagen in den beiden Werken im Regelbetrieb.
