Bei Burkhardt+Weber in Reutlingen muss man den Nutzen der bidirektionalen Kommunikationsschnittstelle IO-Link nicht mehr erläutern. Der Hersteller hochpräziser Bearbeitungszentren und noch mehr dessen Kunden haben die vielfältigen Vorzüge bei Installation, Parametrierung, Diagnose und Service bereits hinreichend kennen und schätzen gelernt. In ihrer neuen Baureihe MCC hat das Unternehmen mit Safety over IO-Link von Balluff die Sicherheit jetzt konsequent in das IO-Link-Gesamtkonzept integriert. Das macht die Prozesse einfacher, effizienter, kostengünstiger und am Ende sicher.
Mit ihrer blau, grau und schwarz lackierten Verkleidung strahlt die rund acht mal drei und in der Höhe dreieinhalb Meter messende MCC 630 Eleganz und Kraft aus. Man ahnt, dass hinter den kompakten Maßen solide Leistung, Präzision und Zuverlässigkeit stecken. Nicht ersichtlich ist, dass es sich um eine Serienfertigungsmaschine neuen Typs mit einem breiten Set an Einsatzmöglichkeiten handelt. Ebenso wenig sieht man dem Bearbeitungszentrum an, dass sich hinter der Fassade ein modernes, auf dem digitalen IO-Link-Standard basierendes Steuerungs- und Sicherheitskonzept von Balluff verbirgt. Mit Safety over IO-Link von Balluff führt die Anlage das weltweit erste, einfach installier- und selbst in bestehende Anlagen problemlos integrierbare IO-Link-Sicherheitssystem an Bord. Vorteil: An das von Balluff entwickelte sichere E/A-Modul lassen sich sowohl Balluff-Sicherheitskomponenten als auch Safety-Devices anderer Hersteller ganz einfach per M12-Standardkabel anschließen. Selbst Standardkomponenten wie einfache binäre Sensoren können über das neue sichere E/A-Modul gebündelt werden. Dies erspart gleichzeitig einen separaten Hub. Damit sind die Voraussetzungen für durchgängige transparente Parametrier- und Diagnoselösungen, flexible und sichere Maschinenbedien- sowie innovative Industrie-4.0-Konzepte geschaffen.
Burkhardt+Weber (BW) gehört seit 2012 zu Indústrias Romi S.A., dem größten Werkzeugmaschinenhersteller Brasiliens. Mit rund 250 Mitarbeitern ist BW heute ein international ausgerichteter Hersteller von Bearbeitungszentren zur Bearbeitung komplexer Stahl-, Guss- und Titanteile in höchster Qualität. Zu den Kunden zählen neben der Maschinenbaubranche insbesondere die Luftfahrt- und Dieselmotorenindustrie. Allein oder verkettet sollen die flexiblen, voll digitalisierten 5-Achs-Bearbeitungszentren der MCC 630- und MCC 800-Baureihe Werkstücke mit nur wenigen Aufspannungen effizient und einbaufertig bearbeiten. In der Regel sind das große Motoren- oder Getriebebauteile, die eine Vielzahl unterschiedlichster Fräs-, Bohr-, Dreh- und Vermessungsvorgänge verlangen.
Seit über 20 Jahren ist Balluff als Technologieausstatter und Berater bei Burkhardt+Weber präsent. „Die Zusammenarbeit war über all die Jahre hervorragend, wir schätzen Balluff als zuverlässigen, kreativen und innovativen Partner“, sagt Benjamin Rother, Leiter der Elektrokonstruktion. Er erinnert sich noch gut daran als Nico Schmid, Vertriebsingenieur bei Balluff, vor sechs Jahren erstmals die intelligente Schnittstelle IO-Link präsentierte. „Damals wollten wir noch abwarten, wie sich der neue Standard entwickelt. Doch seit 2014 setzen wir IO-Link konsequent und aus Überzeugung in unseren Bearbeitungszentren ein“, ergänzt Benjamin Rother. Bis dahin waren bei BW klassische, auf Feldbussystemen basierende Verkabelungskonzepte Standard. Systemisch getrennt von den Standard-Signalen wurden die sicherheitsgerichteten Signale via ProfiNet im Feld eingesammelt. Aufwändige und komplizierte Verdrahtung war an der Tagesordnung, ebenso eine Vielzahl unterschiedlicher Kabeltypen, Sensoren, Aktoren sowie langwierige Einstellprozeduren. Über das eigentliche Schaltsignal hinaus lagen nur wenige verwend- resp. verwertbare Informationen von der Prozess- bzw. Sensorebene vor.
Mit der Konzeption der neuen MCC-Baureihe verfolgten die Ingenieure von Burkhardt+Weber ein klares Ziel: Neben charakteristischen BW-Merkmalen wie Kraft, Präzision und Verfügbarkeit waren Leistungsmerkmale gefragt, die dem Hersteller wie Betreiber gleichermaßen nutzen sollten: Die Komplexität bei der Verkabelung reduzieren, Kabel stecken anstatt verdrahten, die Installations- und Inbetriebnahmephase verkürzen, mehr Transparenz und Information über das Geschehen vor Ort und Unterstützung durch einfach anzuwendende Parametrierungs-, Diagnose- und Servicekonzepte. Anforderungen, die sich auf verblüffend einfache Weise mit der bidirektionalen Kommunikationsschnittstelle IO-Link realisieren lassen.
Die Schwenkspindel eignet sich für modernste Werkzeuge
Die nach IEC 61131-9 zertifizierte, vielseitige Punkt-zu-Punkt Verbindung unterhalb der Busebene hat im Maschinen- und Anlagenbau inzwischen auf breiter Front Akzeptanz gefunden. Sie macht den Weg frei für den ungehinderten Datenaustausch zwischen dem Prozessort und der Bus- bzw. Steuerungsebene und sorgt für einen bislang nie dagewesenen Erkenntnisgewinn. Kontinuierliche Überwachung, Erfassung und Visualisierung aktueller Maschinenzustände, individuelle Warnwerte, Qualitätssicherung usw. lassen sich mit IO-Link unkompliziert realisieren und dokumentieren.
Die neuen MCC-Bearbeitungszentren sind leistungsfähige Kraftpakete auf verwindungssteifer Gussgrundlage. Mit zwei unabhängig voneinander betriebenen Plattenwechslern ist das Aufspannen eines neuen Werkstücks möglich, während das andere hinter einer sicheren Späneschutztür von einer Schwenkspindel entlang von fünf Achsen bearbeitet wird. Das angeschlossene Magazin umfasst mehr als 100 Werkzeuge und kann einfach auf bis zu 320 Werkzeugplätze erweitert werden. Die Werkzeuge werden automatisch zugeführt und sind mit Balluff Industrial RFID-Systemen ausgestattet. Bearbeitungsgewichte von bis zu 1,5 Tonnen (bei der MCC 800 bis 2,5 Tonnen), Achsantriebe mit 17,5 kN Vorschub und getriebelose Spindeln mit Drehzahlen bis zu 12.000 min-1 lassen erahnen, dass die Sicherheit für Mensch und Maschine ein zentrales Thema ist. So sind an jedem Bearbeitungszentrum mehrere Zuhaltungen, Lichtvorhänge, sämtliche Antriebe, hängende Lasten wie z. B. die geöffnete Späneschutztür sowie die obligaten Not-Aus-Taster zu überwachen.
„Safety over IO-Link war letztlich konkurrenzlos! Effizienz ist bei verketteten Fertigungsprozessen besonders wichtig, wenn leistungsfähige Anlagen mit einem optimalen Preis-Leistungsverhältnis das Ergebnis sein sollen. IO-Link bietet uns als Anlagenhersteller und noch mehr unseren Kunden eine Fülle an Vorteilen“, sagt Benjamin Rother. Safety over IO-Link von Balluff ist die konsequente Weiterentwicklung der IO-Link-Philosophie und nutzt die Vorzüge von IO-Link und PROFIsafe für sicherheitsgerichtete Signale. Genau wie IO-Link steht Safety over IO-Link für einfachen Systemaufbau, Zeit und Kosten sparende Verkabelung, weniger Schaltschrankvolumen und schlanke Anlagenkonzepte. Sicherheit kommt quasi „on top“ hinzu, Applikationen lassen sich mit Safety over IO-Link schnell und einfach an geänderte Anforderungen anpassen.
In jedem Bearbeitungszentrum der MCC-Baureihe kommt ein breites Spektrum an Balluff-Produkten und Systemen zum Einsatz: Zehn IO-Link Sensorhubs mit jeweils acht Ein-/Ausgängen sammeln die Signale der verteilten Sensorik und Aktorik ein, darunter zahlreiche induktive und optische Sensoren von Balluff. Die Sensorhubs werden je nach Anforderung parametriert, d.h. es können 16 Signale frei zugeordnet werden, ausnahmslos und IO-Link-typisch angebunden über standardisierte Dreidrahtkabel mit M12-Steckern. Die Sensorhubs kanalisieren auf sechs installierte ProfiNet IO-Link Master. Als „Safety Gates“ fungieren bis zu drei Safety Hubs von Balluff. Neben den Industrial RFID-Systemen kommen optional induktive Koppler von Balluff zum Einsatz: Diese übertragen Energie und Signale vollkommen berührungslos über einen Luftspalt von bis zu fünf mm. In aller Regel werden sie dort eingesetzt, wo feste Verdrahtung von Sensoren und Aktuatoren stört, zum Beispiel an Rundtischen und Wechselwerkzeugen. So bei der MCC-Baureihe: Werden Werkstücke direkt in die Maschine eingelegt, gibt die Steuerung die Portalachsen des Ladesystems erst dann frei, wenn die Spannvorrichtungen den einwandfreien Sitz des zu bearbeitenden Teils über die sich gegenüber liegenden Kopplermodule gemeldet haben.
Die Übertragung sicherheitsgerichteter Signale erfolgt so sicher wie einfach, Safety over IO-Link nutzt dabei Elemente von PROFIsafe. Der IO-Link-Master für sich bleibt ein nicht sicherheitsgerichtetes Standardgerät und zählt zum so genannten „Black Channel“: Übermittelte Daten werden unangetastet und sicher durch den Master zur Steuerungsebene getunnelt und erst dort entpackt. Die finale Programmierung erfolgt per Drag-and-drop zentral über die Programmieroberfläche der Steuerung.
Baureihe MCC 630: Bearbeitungstisch und Spindel
Automatisierungs- und Sicherheitstechnik in einem System führt zu wirtschaftlicheren und produktiveren Anlagekonzepten. „Die gesamte Palette an Vorzügen, die IO-Link mit sich bringt, die einfache Integration der Sicherheit im selben System gaben den Ausschlag, bei der neuen MCC-Baureihe auf das integrierte Balluff Safety over IO-Link-Konzept zu setzen. Unsere Kunden erhalten von uns leistungsfähige Bearbeitungszentren zu einem herausragenden Preis-Leistungsverhältnis, die in Sachen Parametrierung, Flexibilität und Service neue Maßstäbe setzen und in jeder Hinsicht Industrie-4.0-tauglich sind“, fasst Benjamin Rother zusammen.