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
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