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Industrielle Automation 2/2018

Industrielle Automation 2/2018

Automatisieren mit

Automatisieren mit IO-Link LIVE@ Hydraulikzylinder-Montageanlage - einfach verkabelt und flexibel in der Produktion Vielfältige Installationsvorteile sowie Zeit- und Kostenersparnis sind Merkmale, mit denen IO-Link bei Erstanwendern Eindruck macht. Diese Technologie steht aber auch für höchst flexible Parametrierungsund Produktionskonzepte. Lesen Sie, wie damit eine teilautomatisierte Anlage realisiert werden konnte, die unterschiedliche Hydraulikzylinder nonstop und effizient montieren kann. Die Hydraulik-Lösungen kommen unter anderem in mobilen Arbeitsmaschinen und Nutzfahrzeugen zum Einsatz Eine aus zig Fertigungsstationen, Antrieben und Zuführeinheiten gespeiste polyphone Geräuschkulisse erfüllt die Werkshalle. Noch vor kurzem war bei Weber die Montage von Hydraulikzylindern in weiten Teilen Handarbeit. Heute übernimmt eine U-förmige, rund 10 x 6 und in der Höhe 3 m messende Anlage diese Aufgabe, unterstützt von drei Werkern. Vorne werden Zylinderrohr und Kolbenstange paarweise auf Werkstückträgern in Position gebracht, hinten kommen fertig montierte, qualitätsgeprüfte und gekennzeichnete Hydraulikzylinder heraus. Weber-Hydraulik hat die Anlage entwickelt, gebaut und dabei auf den Kommunikationsstandard IO-Link gesetzt. Die Weber-Hydraulik GmbH mit Sitz in Güglingen bei Heilbronn stellt überwiegend maßgeschneiderte Hydrauliklösungen her. Seit mehr als 75 Jahren produziert das Fa - mi lienunternehmen hochwertige Zylinder, Steuerblöcke, Lenk- und Federungssysteme, Ventile und Aggregate für mobile Arbeitsmaschinen, Nutzfahrzeuge, Werkzeugmaschinen und Rettungsgeräte. Mit rund 2 100 Mitarbeitern an elf Standorten weltweit realisiert das Unternehmen innovative und anwendungsspezifische Systemlösungen. Herausforderung für die Anschlusstechnik Lag der Schwerpunkt bis vor wenigen Jahren noch vorwiegend im Bereich des Vorrichtungs- und Betriebsmittelbaus, betrat das 52 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2018

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION Zylinderrohr und Kolbenstange durchlaufen weitestgehend automatisiert den Montageprozess Unternehmen mit dem Bau eigener Produktionsanlagen Neuland. „Im Jahr 2013 haben wir uns das Ziel gesteckt, die Montage unserer Hydraulikzylinder effizienter zu gestalten. Wir planten eine teilautomatisierte Fertigungslinie, auf der wir mit geringen Umrüstzeiten rund 25 unterschiedliche Zylindertypen fahren können“, erläutert Nikolai Wengel, Abteilungsleiter Vorrichtungs- und Anlagenbau. Dabei wurde deutlich, dass im Feld eine Vielzahl anzuschließender Sensorik und Aktorik erforderlich sein würde, um Zylinderrohr und Kolbenstange weitestgehend automatisiert durch den Montageprozess zu schleusen. Mit Balluff verbindet Weber-Hydraulik seit langem eine enge Partnerschaft. Es lag also nahe, hinsichtlich Anbindung der Prozessebene die Automatisierungsexperten aus Neuhausen um Rat zu fragen. Herbert Frank, Area Sales Manager bei Balluff, verstand sofort, worauf es bei dieser Anlage ankommt: „Gemeinsam sind wir den Entwurf durchgegangen, haben offene Punkte geklärt und Abläufe optimiert. Für mich war klar: Das ist ein Fall für IO-Link!“ Transparenter Datenaustausch von und zur Prozessebene Die nach IEC 61131-9 zertifizierte Kommunikationsschnittstelle steht für ungehinderten Datenaustausch und hohe Funktionalität unterhalb der Busebene. Sämtliche Aktoren und Sensoren werden über einheitliche M12-Standardkabel und Sensorhubs angeschlossen und über einen IO- Link-Master über Profinet mit der Bus- bzw. Steuerungsebene verbunden. Fehlerfreies Stecken statt lästiges Verdrahten, keine Sonderkabel oder Steckkarten, übersichtliche Verhältnisse vom Feld bis in den Schaltschrank. „Die bidirektionale Punktzu-Punkt Verbindung trägt in modernen Anlagen ganz wesentlich dazu bei, dass der Datenaustausch von und zur Prozessebene unkompliziert, transparent und zuverlässig funktioniert“, betont Herbert Frank. Im Maschinen- und Anlagenbau steht IO-Link seit gut zehn Jahren für schlanke, Zeit und Kosten-sparende Konzepte – mit positiven Auswirkungen auf Installation, Parametrierung und Diagnose. Zahlreiche Sensoren überwachen sicher den Montageprozess In der gesamten Anlage sind fünf verschiedene magnetostriktive Positionsmesssysteme, zwei Ultraschall-, acht Drucksensoren, 01 Im Werkstückträger sitzender RFID- Schreib-/Lesekopf zur Produktionssteuerung mehrere Induktiv- und Magnetfeldsensoren, neun IO-Link-Sensor-/Aktorhubs, zwölf RFID-Schreib-Leseköpfe, sechs Netzwerk-Module für Profinet und sieben Signalleuchten vom Typ SmartLight von Balluff im Einsatz. Diese sind allesamt über IO- Link angebunden, immer ausnahmslos über das standardisierte Dreidrahtkabel. Anhand der im Chip des Werkzeugträgers gespeicherten Informationen erkennt das RFID-Lesegerät am Eingang zur Anlage, welcher Zylindertyp in die Anlage fährt. Dem entsprechend sind die auszuführenden Aufgaben und erforderlichen Montageteile eindeutig definiert. An der ersten Station werden Gelenklager von Hand auf eine Zuführschiene gesetzt. Die weithin sichtbare Signalleuchte signalisiert dem Werker den aktuellen Status der Station. Das Besondere an SmartLight: Via IO-Link ist sie frei und einfach programmierbar, Farben und Zonen sind nicht fest zugewiesen. Nach Bedarf lassen sich Segment-, Level-, Lauflicht- sowie Fleximodi mit einem breiten Farbspektrum darstellen. Eine hydraulische Vorrichtung presst die Gelenklager vollautomatisch in das Auge von Zylinderrohr und Kolbenstange. Positionssensoren überwachen die Ausgangslage, ein Drucksensor den korrekten Einpressdruck, das Ergebnis wird an die Rechnerebene übermittelt und dokumentiert. Über ein Rollenband gelangt das Doppel aus Zylinderrohr und Kolbenstange zu aufeinander folgenden Hand- und Montagestationen: Ein Bediener legt Führungsringe, Buchsen und Lager ein. Mit einem Magnetgreifer dreht er das Rohr, eine Kamera kontrolliert, ob sämtliche Teile korrekt verbaut sind. Ist alles in Ordnung, werden Zylinderrohr und Kolbenstange dauerhaft zusammengefügt. Wegmesssysteme von Balluff überwachen die korrekte Position des Zylinderrohres im Montageprozess. 02 Profinet Master und IO Link Hub befinden sich in einem robusten Metallgehäuse Die nachfolgende automatisierte Hydraulik-Station prüft jeden Zylinder mittels einer Nieder- und Hochdruckmessung bis 275 bar auf Qualität und Funktionsfähigkeit. Treten Unregelmäßigkeiten auf, wird dies im RFID- Chip vermerkt und der Zylinder anschließend als NIO-Teil aussortiert. Am Ende des Prozesses bringt ein Laser u. a. aus Gründen der Rückverfolgbarkeit eine individuelle Seriennummer auf. Final prüft ein RFID- Lesekopf, ob der Werkstückträger tatsächlich ein IO-Teil transportiert. Alle Aspekte einer intelligenten Fertigung Die bei Weber-Hydraulik realisierte Anlage repräsentiert in weiten Teilen das, was man unter intelligenter Fertigung versteht: Die im Werkstückträger sitzenden RFID-Chips sind mit jenen Informationen ausgestattet, die an den jeweiligen Montagestationen benötigt werden: Um welchen Typ von Hydraulikzylinder handelt es sich? Welche Arbeitsschritte, welche Teile sind erforderlich? Welcher Hub ist bei der Endprüfung entscheidend? Steht ein neuer Zylindertyp zur Montage an, muss die Anlage nicht erst komplett leergefahren werden: Über zentral hinterlegte Parameter-Rezepte ist Sensorik und Aktorik on-the-fly umgestellt. „Mit IO-Link haben wir nun einen Standard, der flexibel und in keinem Punkt oversized ist. Der Automatisierungsexperte Balluff hat uns und unsere Belange sehr ernst genommen und mit uns eine Lösung bis ins Detail entwickelt, die zukunftsweisend ist“, fasst Nikolai Wengel zufriedenstellend zusammen. Eine Basis, auf der zukünftige Geschäfte gedeihen können. Fotos: Schmuckbild Fotolia, sonstige Balluff www.balluff.com INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2018 53