Industrielle Automation 6/2018

IO-Link verbessert Prüfaufbau
QUALITÄT, AUF
DIE VERLASS IST
Bei qualitativ hochwertigen Elektrowerkzeugen spielt
die Funktionsprüfung eine wichtige Rolle – schließlich
erwarten die Handwerker Perfektion. Diese wird
in modularen Prüfkammern geprüft. Messgeräte mit
IO-Link-Kommunikation haben sich dafür als beste
Lösung erwiesen.
Dipl.-Ing. Klaus D. Hahn, Entwicklungsingenieur
im Betriebsmittelbau bei Bosch: „Die Funktion
unserer Power Tools mithilfe moderner Stromüberwachungsrelais
mit IO-Link-Kommunikation
zu dokumentieren, ist eine sehr elegante Lösung.“
Im Werk Murrhardt von Bosch Power Tools
werden besonders hochwertige Werkzeuge
hergestellt, wie die Schrauberlösung zum
automatisierten Anschrauben von Traktorenhinterachsen
– mit Lasermessgerät, Joystick,
Drehmomenterfassung und -dokumentation
– und das bei einem Schraubergewicht
von knapp einer Tonne. Nicht immer sind es
Schwergewichte, die hier gebaut werden.
Das Werk im schwäbisch-fränkischen Wald
unterstützt zudem das Hauptwerk in Leinfelden
bei der Entwicklung sowie dem Bau
besonderer Power-Tool-Lösungen.
Ein weiteres Beispiel, das zwar nicht bei Gewicht
und Komplexität besonders hervorsticht,
sondern beim übersichtlichen und
modernen Aufbau, sind neu entwickelte,
modular aufgebaute Prüfzellen für qualitativ
hochwertige Elektrowerkzeuge wie Geradschleifer,
Betonschleifer, Bohrmaschinen
etc. Eine Zelle verfügt über zwei Kammern
mit jeweils zwei Einschüben zum Einlegen
von kabelgebundenen Werkzeugen. Für die
Prüfzyklen stehen in jedem Einschub unterschiedliche
Anschlüsse zur Verfügung, die mit
vier Maximal-Wechselspannungen zwischen
50 V und 230 V sowie mit der halben Maximalspannung
beaufschlagt werden können. „Die
dafür erforderliche Flexibilität ließ sich am
besten durch den Einsatz moderner Elektround
Steuerungstechnik realisieren“, so Klaus
D. Hahn aus der Entwicklungsabteilung des
Betriebsmittelbaus.
Das steuerungstechnische Herz der Prüfkammern
bildet ein Simatic Distributed Controller
von Siemens aus dem feinmodularen Periphe-
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riesystem ET 200SP mit fehlersicherer F-CPU.
Der Bediener muss lediglich die Typ-Teilenummer
des Geräts eingeben bzw. auswählen und
die für die Prüfung vorgesehene Zelle benennen.
Anschließend kann die Prüfung beginnen:
drei Minuten mit der halben und sieben
Minuten mit der vollen Betriebsspannung.
QUALITÄTSMANAGEMENT
PROFITIERT VON DER
STROMÜBERWACHUNG
„Ein zentraler Aspekt der Gesamtkonstruktion
ist die Stromüberwachung, an der wir aus
Sicht des Qualitätsmanagements viel ablesen
können“, erläutert Klaus D. Hahn. Denn bisher
wurde während der Funktionsprüfung lediglich
ein Temperatursensor am Werkzeug angebracht,
der die Betriebstemperatur erfasst
hat. Heute dagegen steht die Stromüberwachung
im Mittelpunkt, weil sich daraus erheblich
mehr Informationen gewinnen lassen als
nur „funktionsfähig“ oder „nicht funktionsfähig“.
Die Strommessung übernehmen dabei
Stromüberwachungsrelais Sirius 3UG4 von
Siemens, die per IO-Link-Anschluss direkt mit
der dezentralen Peripherie verbunden sind.
Das vereinfacht das Engineering und spart
Verdrahtungsaufwand. Die Geräte sind je nach
Parametrierung in der Lage, Ströme von 0,05 A
bis 10 A auf Über- bzw. Unterschreitung sowie
ein definiertes Stromfenster zu überwachen.
Treten größere Ströme auf, kommen Stromwandler
zum Einsatz. Durch das am Gerät
einstellbare Übersetzungsverhältnis reicht die
Anzeige der gemessenen Primärströme dann
bis 750 A. Dabei wird stets der Effektivwert des
Stroms gemessen.
„In unseren Prüfkammern setzen wir solche
Wandler ein, weil die Betriebs- aber auch
die Anlaufströme der einzelnen Power Tools
sehr hoch sein können“, berichtet der Entwicklungsingenieur.
Die von dem Stromüberwachungsrelais
gemessenen Stromwerte
werden digitalisiert per IO-Link an
die Steuerung gemeldet und entsprechend
ausgewertet. Für den Entwicklungsingenieur
hat diese Art der Kommunikation mehrere
Vorteile:
Durch den Verzicht auf Einzelverdrahtung
wird viel Aufwand und Zeit gespart. Denn
in der Anlage befinden sich 16 Stromüberwachungsrelais.
Vier davon lassen sich über
eine gemeinsame Leitung jeweils an einen
IO-Link-Master der Peripheriegeräte anschließen.
Ein weiterer Vorteil dieser Strommessgeräte
in Verbindung mit IO-Link ist, dass die
Analogsignale binär übertragen werden, so
dass es keine Störeinflüsse in der Kommunikation
gibt und auf die Schirmung der Anschlussleitungen
verzichtet werden kann.
Dadurch beeinflussen sich die einzelnen
Messzellen nicht gegenseitig,
Durch die moderne Stromüberwachung
ergeben sich indes weitere Möglichkeiten,
wie die Aufzeichnung von Messkurven, aus
denen sich dann Qualitätsmerkmale und
Materialeigenschaften ableiten lassen. So
können Veränderungen erkannt werden,
noch bevor sie beim Endprodukt zu einem
Mangel führen.
Gerhard Sturm, Siemens AG