KEM Konstruktion 11.2017

AUTOMATISIERUNG

AUTOMATISIERUNG MESSTECHNIK & SENSOREN Drehtisch-Applikation zur Montage von Fahrzeugtüren mit austauschbarem Werkstückrahmen Bild: Pepperl+Fuchs Pepperl+Fuchs bietet System für die induktive Kopplung an Drehtisch-Applikationen leicht gemacht Informationen drahtlos zu übertragen, weckt heutzutage keine Emotionen mehr beim Anwender, sei es im Konsumer- oder im industriellen Bereich. Funkbasierte Lösungen sind in den unterschiedlichsten Disziplinen und Ausführungen verfügbar. Dünner wird die Luft allerdings, wenn es gilt, auch Energie zur Empfängerseite zu transferieren. Genau dafür hat Pepperl+Fuchs das WIS-2-System entwickelt. Jens Scherer, Produktmanager Ultraschallsensoren bei Pepperl+Fuchs in Mannheim Bis zu acht Sensoren mit einem Gesamtenergiebedarf von 12 W lassen sich damit drahtlos bei einem Übertragerabstand von bis zu 7 mm betreiben. Somit sind bewegliche Maschinenelemente nicht mehr von der elektronischen Sensorik abgeschnitten. Klassische Lösungen zur Anbindung von elektrischen Komponenten auf beweglichen Anlagen- und Maschinenteilen nutzen typischerweise Schleppketten oder Schleifringe. Grundsätzlich geht es darum, einerseits Informationen zwischen Steuerungen und Anlagen auszutauschen, andererseits müssen die Systeme im Feld mit Energie versorgt werden. Sind keine leistungsfähigen Antriebe zu betreiben sondern binäre Sensoren, bietet sich eine wesentlich elegantere Methode als Alternative zu den genannten Verfahren, wie das Wireless Inductive System 2 (WIS 2) von Pepperl+Fuchs. Abrieb oder Kabelbruch verhindern Das WIS 2 basiert auf dem induktiven Wirkprinzip und arbeitet mit zwei Spulen, die sich in einem Abstand von wenigen Millimetern gegenüberstehen. Ein Wechselfeld auf der Primärseite induziert auf der Sekundärseite eine korrespondierende Spannung und überträgt damit per induktiver Kopplung Energie auf die Gegenseite. Von einer entsprechenden Elektronik aufbereitet versorgt sie sämtliche elektrischen Komponenten auf der Sensorseite. Zum Übertragen der Sensorinformationen an die Steuerung wiederum dienen höherfrequente Signale, die parallel zum Energiefeld übertragen werden. Das WIS-2-Konzept ist ebenso nachhaltig wie flexibel: Es arbeitet berührungslos sowie verschleißfrei und kennt weder Materialermüdungserscheinungen wie an kabelgebundenen Lösungen noch Ab- rieb an Schleifringen, die der Einsatzdauer stets Grenzen setzen. Regelmäßige Wartungszyklen sind damit nicht mehr notwendig, auch kann es nicht zu plötzlichem Maschinenstillstand mit zeit- und kostenintensiven Folgen aufgrund vorzeitigen Verschleißes kommen. Im Vergleich zum bisherigen WIS 1 zeichnet sich das WIS 2 durch einen höheren Übertragungsabstand von bis von 7 mm statt der bisherigen 5 mm aus sowie durch eine höhere Leistung. Bis zu 12 W Gesamtleistung für 8 Kanäle stehen jetzt sekundärseitig zur Verfügung; gegenüber 1,5 W Gesamtleistung beim WIS 1. Ohne Übertragerpaarung flexibel einsetzbar Die Übertragerelemente sind in M30-Zylinderbauform mit einer nutzbaren Gewindelänge von 50 mm sowie M12-Anschlusskabel ausgeführt, sodass sich das System problemlos an geeigneten Stellen installieren lässt. Die zugehörige 8-Kanal-Anschlussbox für Sensoren mit PNP-Ausgang ist über eine 12-polige Leitung mit bis zu 20 m Länge mit dem Übertrager verbunden und somit entsprechend weit entfernt von diesem platzierbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die primär- und sekundärseitigen Übertrager nicht speziell gepaart sind. D.h. an der Steuerung lassen sich abwechselnd die Koppler verschiedener Anlagenteile betreiben, z. B. von Drehsystemen, wechselnden Werkstückträgern, Transportvorrichtungen usw. Die in der Industrie vielfach vorherrschenden rauen Umgebungsbedingungen mit Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und Nässe können dem System nichts anhaben. Zum einen lässt sich das induktive Wirkprinzip nicht von derartigen Einflüssen stören, zum anderen zeichnet sich das System durch die IP67 aus. Insgesamt eignet es 98 K|E|M Konstruktion 11 2017

MESSTECHNIK & SENSOREN AUTOMATISIERUNG Bild: Pepperl+Fuchs Sender und Empfänger des Wireless Inductive Systems Mobiles Rack mit Rohware und Fertigteilen an einer Schweißzelle sich mit seinen Möglichkeiten für ein breites Anwendungsfeld, beispielsweise an Drehtellern, Werkzeugmagazinen, in Bearbeitungszentren, Transportsystemen und ähnlichen Applikationen. Neben der 8-Kanal-Standardausführung steht eine 2-Kanal-Ausführung mit Y-Verteiler für kleine Anwendungen zur Verfügung. Sensoren im Werkstückrahmen drahtlos gekoppelt Das Anwendungsbeispiel einer vollautomatischen Produktionszelle zum Verschweißen von Autotüren zeigt die Vorteile des WIS 2 in der Praxis. In der Mitte befindet sich ein Drehtisch, der auf zwei gegenüberliegenden Seiten in einem Werkstückrahmen jeweils eine Tür Bild: Pepperl+Fuchs aufnimmt. Während der Schweißroboter hinter dem Drehtisch an einer Tür arbeitet, tauscht ein Handhabungsroboter gleichzeitig auf der Vorderseite eine fertige Tür gegen eine unbearbeitete aus. Danach bewegt sich der Drehtisch um 180° und nimmt die nächste Tür auf. Bevor die Steuerung die Freigabe zum Schweißen erteilt, überprüfen mehrere Sensoren im Werkstückrahmen die korrekte Position und Lage der Tür. Der austauschbare Werkstückrahmen gestattet ein zügiges Umrüsten der Anlage auf andere Fahrzeugmodelle. War bisher beim Austauschen des Rahmens stets ein Steckverbinder zu ziehen und danach neu zu verbinden, um die Sensoren elektrisch mit der Steuerung zu koppeln, geschieht dies nun vollkommen kontaktlos über das WIS 2. Der Vorgang benötigt weder zusätzliche Zeit noch können Kontakte verbogen werden, mechanisch verschleißen oder korrodieren. Mit der berührungslosen Signalübertragung und Energieversorgung lassen sich die Gefahrquellen „Stecker“ und „Kabelbruch“ clever umgehen. Unterbrechungsfreier Arbeitsfluss Auch in der Logistik und an Transportsystemen finden sich typische Einsatzbeispiele für das WIS 2, etwa um einen unterbrechungsfreien Arbeitsfluss sicherzustellen. So werden die Autotüren der Schweißzelle auf fahrbaren Racks angeliefert und der Arbeitsfortschritt bzw. Befüllungsstand dieser Pufferspeicher über Sensoren erfasst. Sobald das Rack an der Station korrekt angedockt hat, versorgt das WIS 2 die darauf befindlichen Sensoren automatisch mit Energie, sodass sie ihre Informationen senden können. Damit ist die Steuerung in der Lage, rechtzeitig das Signal zum Austauschen des Racks zu geben. Das Mitführen einer Energieversorgung oder Batterie ist mit dem WIS 2 nicht notwendig. ge www.pepperl-fuchs.com SPS IPC Drvies: Halle 7A, Stand 330 Weitere Informationen zum System http://hier.pro/20B6B BesuchenSieuns:SPS/IPC/Drives Halle 4 - Stand 270 K|E|M Konstruktion 11 2017 99