Erkennen und Messen mit IO-Link

Erkennen und Messen mit IO-Link
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Einfach Standardleitungen stecken, fertig!
22.01.2014 | Die Automobilindustrie stellt höchste Produktivitätsansprüche, nicht minder hoch sind die Qualitätsanforderungen an Zulieferunternehmen. Brose in Coburg testet Produkte und Systemkomponenten auf Herz und Nieren: In einer Prüfanlage für Spindelantriebe tragen installierte RFID- und Wegmess-Systeme von Balluff dazu bei, dass nur einwandfrei funktionierende Bauteile das Werk verlassen.

Dank IO-Link sind die Systeme ohne aufwändiges Verdrahten einfach und schnell installiert und erlauben vielfältige Diagnosemöglichkeiten.

Eine einfache Bewegung in Richtung Stoßfänger genügt, schon öffnet sich die Heckklappe des Fahrzeuges wie von Geisterhand: Anstatt konventioneller Gasdruckfedern geben zwei Spindelantriebe ihre Energie frei und drücken das Gewicht der Ladeluke nach oben. Wer voll bepackt zu seinem Fahrzeug kommt, weiß solche Komfortmerkmale zu schätzen. Das Schließen der Ladetür übernimmt ein integrierter Motor, der die Feder komprimiert und die Kraft so bis zum nächsten öffnen speichert.

Der fränkische Automobilzulieferer Brose stattet eine Reihe von Fahrzeugen unterschiedlicher Hersteller mit elektrischen Spindelantrieben aus. Das Unternehmen beliefert rund 80 Automobilmarken sowie über 30 Zulieferer mit mechatronischen Systemen und Elektromotoren. Brose ist weltweit mit rund 21.000 Mitarbeitern an 58 Standorten und in 23 Ländern auf allen wichtigen Automobilmärkten vertreten. Moderne Fertigungstechnologien, innovative Lösungen und höchste Qualitätsansprüche zeichnen das Unternehmen aus.


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Anlage mit Prüfkopf, Leseeinheit und eingespanntem Spindelantrieb (rechts)

Weil man die Zuverlässigkeit der Spindelantriebe im Alltagseinsatz sicherstellen will, hat man in der Abteilung Produktions- und Betriebsmitteltechnik eine an den Alltagsbedingungen ausgerichtete Prüfanlage für diese Systeme entwickelt und gebaut. Dabei wird jede Antriebsspindel einer Reihe definierter Funktions- und Qualitätstests unterzogen. Dazu spannt ein Mitarbeiter das Bauelement in eine spezielle Vorrichtung: Im Anschluss prüft die Anlage, ob sich die Feder wie gewünscht auf das vorgegebene Maß komprimieren lässt, die Kolbenstange mit eigener Kraft auf die erforderliche Länge ausfährt, der integrierte Motor einwandfrei arbeitet und dabei eventuell störende Schwingungen und Geräusche auftreten. Die nach Fahrzeugtyp und Heckklappe unterschiedliche Last simuliert ein Servomotor. „Je nach Fahrzeugmodell weisen die Spindelantriebe unterschiedliche Geometrien, Leistungs-, Belastungsansprüche und Verfahrlängen auf. Dem muss die Prüfanlage gerecht werden“, sagt Alexander Gran, Leiter der Abteilung Betriebsmitteltechnik, Softwareentwicklung und Elektrotechnik bei Brose. Damit die Testanlage erkennt, welcher Spindeltyp zur Prüfung ansteht und welches Set an Tests zu fahren ist, hat man die Anlage mit dem Industrial RFID-System BIS-M von Balluff ausgestattet: Die Testvorrichtung sieht für jeden Typ einen speziellen Prüfkopf vor, ein dort integrierter RFID-Chip enthält die entsprechenden Informationen. Der korrespondierende Lesekopf liest die Daten und teilt diese der Steuerungsebene mit. Die weiß somit, welcher Spindeltyp aufliegt und welche Tests durchzuführen sind. Legte man ein nicht mit den Chipdaten kompatibles Bauteil ein, würde die Anlage den Start mit einer entsprechenden Fehlermeldung verweigern.

Das RFID-System BIS-M eignet sich für vielfältige Aufgaben in modernen Produktionsanlagen. Sowohl das Lesen als auch das Schreiben von Daten ist machbar, daraus ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Teilerückverfolgung wie beispielsweise in Fertigungsprozessen. Aufgrund der Vielfalt an Größen, Gehäusen und Auswertemöglichkeiten ist das System flexibel einsetzbar. „Das RFID-System von Balluff ist kompakt, robust und einfach integrierbar. Von Vorteil ist, dass es von uns selbst beschrieben und flexibel an unsere Bedürfnisse angepasst werden kann. Dank IO-Link Technologie ist es schnell und unkompliziert installiert, über einen Master per Steckverbinder und mit einem einfachen vieradrigen Standard-Kabel“, betont Alexander Gran.


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Prüfkopf mit RFID-Chip

Damit die Prüfanlage beurteilen kann, ob die realisierten Hublängen den geforderten Werten entsprechen, kommt das magnetostriktive Wegmess-System Micropulse BTL6 Profil PF mit IO-Link von Balluff zum Einsatz. Entspricht ein Messwert nicht den Anforderungen, wird der Prüfling mit einer entsprechenden Fehlermeldung aussortiert. Dank Mehrmagnettechnik erfassen die berührungslosen Wegaufnehmer die Messpositionen zuverlässig und gewährleisten absolute und präzise Ergebnisse. Messlängen von 50 bis zu 4.570 mm sind realisierbar, die Wegmess-Systeme tolerieren einen vertikalen wie horizontalen Versatz des Positionsgebers zum Sensorprofil von bis zu 15 mm. Die Komponenten zeichnet sich durch ihre flache Bauform sowie durch ihre robuste, erschütterungs-, vibrations- und verschmutzungsunempfindliche Ausführung in der Schutzart IP 67 aus. „Wie bei Brose kommen die berührungslos arbeitenden Wegaufnehmer bevorzugt dort zum Einsatz, wo ganzheitliche IO-Link Konzepte die Konfiguration vereinfachen, die Installation beschleunigen und Kosten bei der Verkabelung sparen sollen“, sagt Stefan Horcher, Vertriebsingenieur und bei Balluff zuständiger Berater für die Region Nordbayern.

Dank der intelligenten Kommunikationsschnittstelle IO-Link gelangen sämtliche Messwerte und Zustandsdaten über M12 –Steckverbinder, Standard-Sensorkabel und über einen IO-Link Master einfach und schnell zur Steuerungsebene. IO-Link ist eine universell einsetzbare I/O-Schnittstelle unterhalb der Bussysteme, die zu sämtlichen Feldbussen kompatibel ist. Als digitale und bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung schafft IO-Link einen leistungsfähigen Kommunikationskanal bis auf Aktor- und Sensorebene. IO-Link steht für schlanke und produktive Fertigungslösungen, die automatisierte Parametrierung bei laufendem Betrieb und transparente Diagnose bis auf Prozessebene erlauben. „Mit Balluff verbindet uns seit vielen Jahren eine enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit. Gemeinsam sind wir derzeit dabei, weitere IO-Link Einsatzfelder zu eruieren, die unsere Fertigungsprozesse effizienter und unsere Produkte wettbewerbsfähiger machen“, fasst Alexander Gran zusammen.


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