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Automatisierung Stanzen – Stauchen – Glühen

Aufgabenstellung

Wie können Prozessschritte in der Rondenproduktion (Münzrohlinge) so automatisiert werden, dass mit einem größenuniversellen Magazin die vorhandenen Kapazitäten und Ressourcen bestmöglich genutzt werden?


Challenge

Die zu betrachtenden drei Prozessschritte im Produktionsprozess für die Herstellung von Münzronden sind das Stanzen, Stauchen und Glühen der Ronden.

Beim Stanzen fallen die Ronden aus der Stanzmaschine und werden dann in Magazine einsortiert. Da die Ronden sich in ihrer Größe wesentlich unterscheiden können (12 – 42 mm Durchmesser) sind dafür bisher eine Vielzahl unterschiedlicher größenabhängiger Magazine im Einsatz. Das kostet nicht nur Zeit, sondern verhindert auch, dass die Kapazität der Stanze voll ausgenutzt werden kann.

Beim Stauchen wird der äußere Rand der Ronden aufgestaucht. Das Stauchen selbst übernimmt eine Maschine. Doch die Ronden müssen bislang vom Magazin manuell der Maschine zugeführt  und wieder entnommen und zurück ins Magazin gelegt werden. Durch die Optimierung soll die Produktivität gesteigert werden, indem Zeiten für den manuellen Magazinwechsel, Pausenzeiten, usw. eingespart werden können.

Beim Glühen müssen die Ronden aus dem Magazin entnommen  und am Glühband abgelegt werden. Nach dem Durchlaufen des Glühofens müssen die Ronden wieder magaziniert werden.  Ziel ist, die (teil)manuellen Tätigkeiten zu ersetzen, bzw. die Kapazität  des Prozesses zu erhöhen.

Die Prozesse sollen daher schneller, effizienter und sicherer werden!


Gewünschtes Ergebnis

Bei allen drei angeführten Prozessen ist ein größenuniverselles System mit minimalen (oder keinen) Umrüstzeiten, welches mit den verschiedenen Rondengrößen umgehen kann, gesucht.

Beim Stanzen werden bis zu 200 Stück Ronden pro Minute von einem Förderband aufgenommen und in die größenuniversellen Magazine eingelegt. Eventuell überlappend liegende Ronden am Förderband müssen ebenfalls ohne Beeinträchtigung der Oberfläche  manipuliert werden können.  Eingabeseitig soll für autonomes Arbeiten ein Puffer von 4-8 Magazinen vorgesehen werden, Ausgabeseitig soll ein Puffer von maximal 4 Magazinen vorgesehen werden.

Beim Stauchen werden die Ronden in die Maschine eingelegt und parallel auch wieder entnommen. Als Richtwert für die Automatisierung gilt auch hier die Kapazität der Maschine. Je nach Größe der Ronden schafft die Maschine 1-4 Ronden pro Hub (4 Sekunden).  Bei der gesuchten Lösung steht die kompakte Bauweise im Vordergrund. Eingabeseitig soll für autonomes Arbeiten ein Puffer von 2 Magazinen vorgesehen werden, Ausgabeseitig soll ein Puffer von maximal 3 Magazinen vorgesehen werden.

Beim Glühen soll die Ofenkapazität voll ausgenutzt werden. Hier gilt es den Transport vom Magazin auf das Förderband und nach dem Glühvorgang vom Förderband wieder ins Magazin zu automatisieren. Das Glühband hat eine nutzbare Breite von 180 mm und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 10-35 cm/Minute durch den Ofen. Das Ablegen bzw. Aufgreifen der Ronden muss vorsichtig erfolgen, um Oberflächenbeschädigungen durch das Glühband (Metallkettenband) zu vermeiden. Eingabeseitig soll für autonomes Arbeiten ein Puffer von 3 Magazinen vorgesehen werden, Ausgabeseitig soll ein Puffer von maximal 4 Magazinen vorgesehen werden.

Die Automatisierungslösungen für alle drei Produktionsschritte müssen mobil und kompakt sein, um zur nächsten Stanze oder Stauchmaschine transportiert werden zu können. Die eingereichten Lösungen müssen allerdings keine Prüf- und Kontrollaufgaben im Sinne der Qualitätssicherung wahrnehmen. Einzige Ausnahme ist das Stanzen. Hier soll vor dem Magazinieren eine Konturprüfung  erfolgen um angestanzte Ronden  in diesem Schritt gleich zu entfernen. 

Start bzw. Ende der Prozesse ist immer der Ein- bzw. Ausgabepuffer der Magazine. Das Handling von Magazinen von bzw. auf Paletten muss nicht berücksichtigt werden.

 

Magazine:

Für die drei angeführten Prozessschritte ist die Münze Österreich auf der Suche nach einem einheitlichen Magazin, das für alle Rondengrößen (12 – 42 mm Durchmesser) einsetzbar ist. Ein größenuniverselles Magazin soll in Zukunft für alle drei Produktionsschritte verwendbar sein. Um eventuell zukünftig das Glühen in einem großen Glühofen auf den Magazinen zu ermöglichen  muss das Magazin im befüllten Zustand einem Glühvorgang bis zu 600 Grad Celsius standhalten.

Die Münze Österreich hat bereits selbst ein Konzept entwickelt, wie so ein Magazin aussehen könnte. Dieses Konzept kann gerne als Orientierung herangezogen werden (siehe Beilage mit technischen Daten). Die Jury ist allerdings auch offen gegenüber neuen, alternativen Vorschlägen für ein solches Magazin. Wichtig dabei ist das Verhindern des Kaltverschweißens der Ronden untereinander. Das Magazin muss hierfür so konstruiert sein, dass die Ronden nicht genau übereinander liegen.  Kaltverschweißte Ronden können im weiteren Prozess nicht bearbeitet werden und führen zu Störungen.

Wichtig: Technische Details mit Bildern sowie die Definition der Bewertungskriterien finden Sie unter den Downloads weiter unten!

 

Jetzt sind Ihre Lösungen gefragt!

Posten Sie eine Kurzbeschreibung Ihrer Automatisierungslösung sowie eine Referenz (wenn verfügbar) online! Senden Sie uns nähere Ausführungen zu Ihrer Lösung (ca. 10 A4-Seiten mit Skizzen bzw. Pläne oder Fotos) inkl. einer ersten groben Kostenschätzung bis 23. Juni 2017 per Mail an ioeb@ioeb.at. Wichtig: Gehen Sie dabei vor allem darauf ein, wie Sie die Anforderungen und Bewertungskriterien erfüllen!

Der Fokus liegt auf der Erkennbarkeit und Nachvollziehbarkeit des Kernprozesses der vorgeschlagenen Lösungen. Detaillierte Umsetzungskonzepte sowie zur Gänze ausgearbeitete Angebote werden nicht gesucht!

Der Münze Österreich ist ein Zusammenspiel der einzelnen Komponenten wichtig, daher werden Komplettlösungen gesucht. Konsortien sind möglich und erwünscht!


Gewinn

Präsentieren Sie Ihren Lösungsvorschlag:
Aus allen geposteten Lösungsvorschlägen werden min. vier EinreicherInnen zu einem Innovationsdialog (= Markterkundungsgespräch mit einer Kurzpräsentation der geposteten Lösung und Diskussion) in die Münze Österreich eingeladen. Auf Basis der Erkenntnisse, die die Münze Österreich durch den Innovationsdialog erlangt, wird allenfalls eine Auftragsvergabe gemäß Bundesvergabegesetz vorbereitet.

Werbung für Ihren Lösungsvorschlag:
Die Münze Österreich ist eine der führenden Münzproduktionsstätten weltweit. Für bewährte und innovative Lösungen besteht die Möglichkeit diese im Rahmen der jährlichen Treffen der weltweiten Münztechniker mit dem Auftraggeber gemeinsam zu präsentieren und so eventuell Folgeaufträge zu lukrieren.


Bewertungskriterien

Folgende Kriterien werden für die Bewertung der eingereichten Ideen herangezogen:

  • Erkennbarkeit und Nachvollziehbarkeit des Kernprozesses (32 %)
  • Plausibilität und Dauer der Rüstzeit (25 %)
  • Platzverbrauch (21 %)
  • Ersatzteilverfügbarkeit (12 %)
  • Bedienerfreundlichkeit (10 %)

Kategorie

Elektrotechnische Geräte & Komponenten
Werkstatt, Maschinen & Metallprodukte


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Fragen und Antworten

Wie stark dürfen die Ronden maximal beschädigt werden?

Mit den beschriebenen Handling-Einrichtungen werden Ronden für die höchste Oberflächenqualitätsstufe produziert. Jede Relativbewegung zur Rondenoberfläche, die Kratzer, Kerben bzw. Abdrücke erzeugt, muss vermieden werden. Diese Beschädigungen werden durch den abschließenden Oberflächenbehandlungsschritt noch hervorgehoben und bleiben dadurch auch an den geprägten Münzen sichtbar.

Bei den kleineren Rondendurchmessern kommt es beim Glühen zu unverhältnismäßig großen Stückzahlen pro Minute. Gibt es hier Grenzen?

Beim Auflegen der Ronden muss ein Mindestabstand von 2 mm zwischen den Ronden eingehalten werden. Ungeachtet dessen kann die Anforderung wie folgt begrenzt werden: Vom Handlingsystem sind max. 100 Stk. Ronden pro Minute vom Produktträger auf das Glühband aufzulegen bzw. wieder abzunehmen.

Ist es möglich, in der Stanze direkt nach dem Stanzwerkzeug die Ronden in eine Art Vorpositionierung zu bringen, um ein Überlappen der Ronden zu vermeiden?

Ja, natürlich! Das auf dem Foto (sh. Downloads) vorhandene grüne Förderband ist Teil des zu ersetzenden Altsystems.

Ist es denkbar mit einem Schieber auf dem Förderband eine Vorpositionierung durchzuführen?

Ja, solange durch geeignete Materialwahl des Förderbandes und eventueller zyklischer Reinigung desselben sichergestellt ist, dass keine Beschädigungen an den Münzoberflächen auftreten.

Mit welcher Temperatur verlassen die Ronden den Glühofen?

Die Ronden verlassen den Glühofen etwa bei Raumtemperatur.

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Bis 23.4.2017
Challenge - under construction
24.4.2017 - 23.6.2017
Call for ideas
24.6.2017 - 30.7.2017
Community Bewertung
31.7.2017 - 10.8.2017
Jury Bewertung
Ab 11.8.2017
Ergebnis

Ideen zur Challenge: Automatisierung Stanzen – Stauchen – Glühen