Profibus und IO-Link - stark im Team
Comau Inc., ein weltweit führender Anbieter von Fertigungslösungen, hat mit der „Smart Cell“ eine neue Fertigungszelle mit schnellem automatischem Werkzeugwechsel entwickelt. Comau setzt dabei ganz auf IO-Link und den Einsatz induktiver Koppler zur drahtlosen Energie- und Signalübertragung. Die Komponenten lieferte der Sensorikspezialist und Networking-Anbieter Balluff.
Alle Montageschritte unterbrechungsfrei ausgeführt
- Zwei alternierend arbeitende Roboterarme und ein Paletten-Positioniersystem positionieren die Werkstücke.
25. März 2010 Mit der Anlage, die unter anderem bei einem namhaften Motorenhersteller zur vollautomatischen Zylinderkopfmontage eingesetzt wird, lassen sich alle Montageschritte unterbrechungsfrei innerhalb einer Fertigungszelle durchführen und dies sogar im Mischbetrieb.
Herzstück der Anlage sind ein kartesischer Roboter mit zwei alternierend arbeitenden Roboterarmen und ein Paletten-Positionierungssystem für die räumliche Positionierung der Werkstücke in den drei Raumachsen. Während ein Arm noch mit der Montage des Werkstücks beschäftigt ist, bereitet der zweite schon durch einen Wechsel des Greifers auf den nächsten Montageschritt vor.
Hohe Anforderungen an die Schnittstelle für Wechselwerkzeuge
- Die induktiven Kopplersysteme BIC ersetzen feste Kabelverbindungen.
Dabei werden hohe Anforderungen an die Schnittstelle der Wechselwerkzeuge gestellt, denn sie tragen außer viel Pneumatik noch bis zu 16 Sensoren und ein RFID Tag. Eine Parallelverdrahtung der Sensoren war aus Gründen des Aufwands und vor allem der Zuverlässigkeit nicht erwünscht. Die Konstrukteure bei Comau sahen sich deshalb vor die Aufgabe gestellt, den Profibus auf das automatisch zu wechselnde Werkzeug zu führen.
Mechanische Schnittstelle?
Ursprünglich war angedacht, dies über eine mechanische Schnittstelle wie Federkontaktstifte oder einen selbstzentrierenden Steckverbinder zu realisieren. Neben Bedenken hinsichtlich der Kontaktsicherheit und Verschleißfestigkeit dieser Lösung gab es jedoch noch ein weiteres schlagendes Argument, das für eine alternative Lösung mit IO-Link sprach.
Die Wiederanlaufzeiten nach einem Werkzeugwechsel lagen mit Profibus im Bereich mehrerer Sekunden, womit die geforderten Taktzeiten definitiv nicht einhaltbar waren.
IO-Link bringt die Lösung
- Die Maschinen-Installation vereinfacht sich erheblich mit den induktiven Kopplern unter IO-Link.
Durch den Einsatz von IO-Link ergeben sich gleich mehrere pfiffige Vereinfachungen an der Schnittstelle zum Werkzeug.
So genannte IO-Link Sensorhubs bündeln bis zu 16 binäre Sensoren auf IO-Link, das bekanntermaßen mit lediglich 3 Adern auskommt. Schon alleine dadurch würde sich eine mechanische Übergabeschnittstelle drastisch vereinfachen.
Die Ingenieure bei Comau gingen aber noch einen Schritt weiter und ersetzten die mechanische Schnittstelle durch induktive Koppler, die IO-Link berührungslos über eine Strecke von 5 mm übertragen können.
Damit sind schlagartig alle Probleme hinsichtlich Kontaktsicherheit und Verschleiß nachhaltig und elegant gelöst. Nebenbei vereinfacht sich durch die Verfügbarkeit von IO-Link Ports am Master noch der Anschluss des RFID Lesekopfs. Er lässt sich dort über seine IO-Link-Schnittstelle so einfach wie ein gewöhnlicher binärer Sensor anschließen.
IO-Link verbessert Taktzeiten und Anlagenverfügbarkeit
- Albert Feinäugle, Leiter Marketing Services, Balluff GmbH
Der vielleicht wichtigste Vorteil liegt jedoch im Wiederanlauf nach Werkzeugwechsel. Die IO-Link Verbindung ist in deutlich weniger als 1 Sekunde wieder bereit und verbessert so Taktzeiten und Anlagenverfügbarkeit in entscheidender Art und Weise.
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