Die Lücke ist geschlossen - wirautomatisierer

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Die Lücke ist geschlossen

1 Robotermodule mit automatischer Busterminierung zum Abkoppeln von Werkzeugen an einem Versuchsroboter im Werk Sindelfingen
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Obwohl die Feldbustechnik hilft, die Produktionskosten zu senken, blieben ihr einige Bereiche der Produktion bisher verschlossen, so dass das Einsparungspotenzial durch Anlagenerrichter und Anlagenbetreiber nicht ausgeschöpft wurde. So konnte bis heute die Applikationsseite der Roboter, die sich durch Werkzeuge wie Schweißzangen und Greifer auszeichnet, nicht in den Busverbund integriert werden. Mit speziell entwickelten Robotermodulen ist die Lücke nun geschlossen.

Klaus Liehmann ist Key-Account-Manager Daimler-Chrysler bei Turck GmbH & Co. KG in Mülheim/Ruhr

In der Vergangenheit behalf man sich mit passiven Unterverteilern, um die Sensorik und Aktorik anzuschließen, und transportierte die Signale über so genannte Multicore-Leitungen zur Robotersteuerung. Mit den neu entwickelten dezentralen E/A-Modulen von Turck können nun auch diese Applikationen in Profibus-DP und Devicenet integriert werden.
Der Feldbus am Greifer
Beim größten baden-württembergischen Automobilhersteller hatte man das Ziel, die Vorteile der Feldbustechnik, wie bessere Diagnose, einfachere und preiswertere Installation etc., bis in letzter Konsequenz zu nutzen, sie also auch in der Applikation auf Robotern einzusetzen. Im Wesentlichen waren es zunächst technische Argumente, die dagegen sprachen. So besteht in diesem Bereich, in dem extreme Bewegungen der Roboter stattfinden, immer die Gefahr, dass Kabel zerstört werden. Dies kann bei einem Bussystem zu Störungen des gesamten Verbunds führen (Reflexionen auf dem Bus durch die dann nicht mehr abgeschlossenen Leitungen). Auch das Wechseln der Werkzeuge im laufenden Betrieb, eine zwingende Notwendigkeit der modernen Fertigung, war aus diesem Grund bisher nicht möglich. Zusätzlich wollte man durch eine Standardisierung der Anschlusstechnik verschiedene Bussysteme, wie Interbus, Profibus-DP und Devicenet, über einheitliche Kabel und Steckver-binder anschließen können.
Weitere Anforderungen waren:
m die Komponenten müssen Schutzart IP65/67 aufweisen,
m die Komponenten müssen eine hohe EMV aufweisen,
m die Anschlusstechnik für Bus, Sensorik und Aktorik muss steckbar sein,
m der Anschluss der Konstantstromregelung (KSR) muss möglich sein und
m die Komponenten müssen für Devicenet und Profibus-DP zur Verfügung stehen.
Entscheidungsfindung
Hier zeigten sich die Stärken des Mittelstands: die hohe Umsetzungsgeschwindigkeit und die Fähigkeit, Kundenanforderungen aufzunehmen und in ein Produkt umzusetzen, welches zwar gezielt für ein Projekt entwickelt wird, aber dennoch den Anforderungen der gesamten Branche entspricht und für den breiten Einsatz zur Verfügung steht. Innerhalb kürzester Zeit konnten von Turck ein Konzept und die ersten Muster zum Test erstellt werden. Dies gab letztlich den Ausschlag für die Entscheidungsfindung. Natürlich kam hier die mehr als 15-jährige Erfahrung im Bereich Feldbustechnik zum Tragen. So hatte Turck schon in den 90er-Jahren die M12-Anschlusstechnik für den Profibus entwickelt, die heute Standard in der PNO ist.
Umsetzung der Anforderungen
Entstanden sind dezentrale E/A-Module für Profibus und Devicenet mit digitalen Ein- und Ausgängen auf der Roboterschweißzange und auf den Robotergreifern. Als Basis für die Module diente das in vielen Applikationen bewährte Gehäusekonzept des Herstellers. Vollvergossen und mit Metallsteckverbindern ausgerüs-tet, sind eine hohe Schutzart und Steckbarkeit verbunden mit extremer Robustheit gewährleistet. Um der Mehrzahl der Anwendungen zu entsprechen, wurde das Modul mit 12 Eingängen und vier Ausgängen ausgerüstet. Für die Schweißapplikationen wurden zusätzlich auf der Modulunterseite Klemmen zum Anschluss der KSR integriert. Die Anschlusstechnik für den Bus wurde so ausgelegt, dass das gleiche 15-adrige Multicore-Kabel sowohl für Devicenet und Profibus als auch für Interbus genutzt werden kann und zusätzlich die Signale für die KSR übertragen werden können.
Die Konstantstromregelung KSR dient dazu, den Schweißstrom konstant zu halten. Es wird ein analoges Signal permanent in der Schweißsteuerung überwacht. Das Signal kann nicht über einen Bus , sondern muss parallel über separate Leitungen übertragen werden.
Zum Anschluss an die Module dienen bewährte 17-polige M23-Steckverbinder. Damit kann der Hersteller den Roboter immer mit dem gleichen Schlauchpaket ausrüsten, unabhängig davon, welcher Bus eingesetzt wird. Die Elektronikentwicklung lief parallel bei Turck-USA für Devicenet und Turck- Deutschland für den Profibus, so dass in kürzester Zeit für beide Bussysteme Lösungen zur Verfügung standen.
Um bei der Unterbrechung der Busleitung bzw. dem gewollten Auftrennen beim Werkzeugwechsel den reibungslosen Datenverkehr auf dem restlichen Netzwerk zu gewährleisten, wurde ein elektronischer Abschlusswiderstand entwickelt, der sich automatisch zuschaltet, wenn die Leitung hinter ihm aufgetrennt wird (zum Patent angemeldet).
Einsatz in den Werken
Die Forderungen des Automobilherstellers wurden in kürzester Zeit umgesetzt. Schon nach vier Monaten liefen die ersten Muster in Feldtests. Die Tests wurden erfolgreich abgeschlossen und die Serienlieferung ist angelaufen. Für die Werke in Rastatt und Tuscaloosa stehen jetzt Roboter zur Verfügung, bei denen die Feldbustechnik konsequent integriert ist.
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