Stäubli Robotics setzt auf IO-Link von Balluff

Stäubli Robotics setzt auf IO-Link von Balluff
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Standardkabel im Roboter mit IO-Link beaufschlagt
28.01.2015 | Entscheidend ist, was vorne dranhängt: Um Kunden die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Robotern anschaulich demonstrieren zu können, setzt man im Schulungszentrum von Stäubli Robotics auf Busmodule mit IO-Link-Ports und IO-Link-Sensorik von Balluff.

Damit lassen sich selbst komplexe Applikationen ganz einfach über das im Roboter verbaute Standardkabel mit der Steuerungsebene verbinden, rasch in Betrieb nehmen und ebenso schnell wechseln. Wer beim Einsatz von automatischen Werkzeugwechslern komplett auf Kontakte, Schleppleitungen oder Schleifringe verzichten will, kann das System um die berührungslosen Induktivkoppler BIC von Balluff ergänzen.


Zielsicher steuert die Applikationseinheit des Sechsachsroboters das Teiledepot an: Nacheinander nehmen die beiden montierten Minisauger je eines der unterschiedlichen Aluminium-Bauteile auf. Die Signalleuchte „Smart Light“ von Balluff signalisiert den veränderten Füllstand. Der Roboter dreht sich um seine Basisachse und positioniert jedes Teil exakt in der jeweils korrekten zur Auswahl stehenden Aufnahmevorrichtung. Der Greifarm schwenkt zurück, der Vorgang beginnt aufs Neue.


Keine vollautomatisierte Montagelinie in der Automobilproduktion, sondern Industrie 4.0 in Klein im Schulungszentrum von Stäubli Robotics im fränkischen Bayreuth. Der Hersteller von Industrierobotern mit Hauptsitz in der Schweiz bietet eine umfassende Produktpalette vom kleinen Vierachs- bis zum großen Sechsachs-Roboter. Ergänzt wird das Leistungsspektrum um eigene Steuerungs- und Softwarelösungen. In Bayreuth schult das Unternehmen sowohl Ingenieure und Konstrukteure, die Robotik in ihre Fertigungskonzepte integrieren wollen. Die Schulungsteilnehmer machen sich hier mit der breiten Palette an Einsatzmöglichkeiten sowie mit den verschiedenen Handling-, Montage- und Prüfapplikationen vertraut. Die in Bayreuth im Trainingsraum installierten Roboter für Traglasten bis 10 Kilogramm zeigen im Kleinen, was in der großen Welt der Industrierobotik möglich ist. Längst haben sich Roboter branchenübergreifend etabliert. Mittelständische und selbst kleine Unternehmen haben erkannt, wie sie Industrieroboter mit Hilfe geeigneter Handlingtools und intuitiv adaptierbarer Programmsoftware effizient für ihre jeweiligen Aufgaben einsetzen können. Im oben dargestellten Demonstrationsaufbau kommt ein RFID-System von Balluff zum Einsatz: Jedes Bauteil führt einen Chip mit sich, der den aktuellen Fertigungsstand des Produktes sowie weitere relevante Informationen speichern kann. Der in der Halterung untergebrachte Schreib-/Lesekopf mit integrierter Auswerteeinheit hat den aktuellen Status des eben entnommenen Bauteiles registriert und per IO-Link Protokoll an die zentrale Steuerungseinheit übermittelt.

 

RFID-Systeme von Balluff erlauben sowohl das Lesen als auch das Schreiben von Daten, damit lassen sich zahlreiche Möglichkeiten zur Teilerückverfolgung in Fertigungsprozessen umsetzen. Die installierten Sauger werden von einer Ventilinsel instruiert, oben auf dem Schutzzaun zeigt die neue LED-Signalleuchte "Smart Light" von Balluff wahlweise den Befüllungszustand der Teileaufnahme, Warnbotschaften oder Handlungsaufforderungen im Level-Modus, in unterschiedlichen Farbkombinationen oder als Lauflicht an.


Das Besondere an der Beispielapplikation: Kein Schaltschrank, kein Kabelstrang entlang des Roboters und auch sonst keinerlei überbordende Verkabelung. Denn die komplette Installation ist mit IO-Link Version 1.1 ausgeführt. IO-Link ist eine feldbusunabhängige, herstellerübergreifende und nach IEC 61131-9 international zertifizierte Punkt-zu-Punkt Verbindung unterhalb der Busebene. Die serielle digitale I/O-Schnittstelle verbindet Sensoren und Aktoren per Dreidrahtkabel und Steckverbinder über einen IO-Link Master mit der Busebene. Sowohl das RFID-System, die komplexe Ventilinsel und das IO-Link Smart Light sind über genormte, kostengünstige und schleppfähige M12-Standardkabel Balluff BCC an den IO-Link Master angebunden.


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Minisauger am Roboter mit RFID-bestückten Teilen

Das robuste feldtaugliche Busmodul der zweiten Generation mit Display, integriertem Switch und Web-Server überträgt sämtliche IO-Link Signale mit einem standardisierten Buskabel zuverlässig an die Stäubli-Steuerung. Umgekehrt leitet IO-Link Steuerungsdaten bis an die unterste Feldebene weiter.


Günter Heinendirk, Schulungsleiter bei Stäubli, will im Schulungszentrum den unterschiedlichen Anforderungen seiner Kunden möglichst nahe kommen. „Unsere Roboter stellen den hochpräzisen, belastbaren Akteur, die Sensorik und Aktorik sind unsere Augen, Ohren und Hände. Wir wollen den Schulungsteilnehmern zeigen, wie vielseitig, flexibel und effizient sie Stäubli-Roboter für ihre Aufgaben einsetzen können“, betont Günter Heinendirk. Da die jeweilige Kundenwirklichkeit im Schulungszentrum nur bedingt darstellbar ist, suchte Heinendirk nach einer Lösung, die es ihm mit einfachen technischen und elektronischen Mitteln erlaubt, Fertigungs- und Produktionsumgebungen idealtypisch und für die Schulungsteilnehmer anschaulich zu simulieren. Ohne komplizierte Verkabelung und aufwändigen Schaltschrankaufbau. Anforderungen, wie sie auch in der täglichen Praxis gestellt werden.
 „Mir war sofort klar, dass IO-Link für die Robotik die ideale Lösung ist: Einfache, zeit- und kostensparende Verkabelung der Sensorik und Aktorik, universell und zu jedem Bussystem kompatibel!“ hebt Günter Heinendirk hervor. Rasche Installation und Inbetriebnahme, Flexibilität, Wartungs- und Servicefreundlichkeit sind im Anlagen- und Maschinenbau immer ein Thema. IO-Link schafft die Voraussetzung dafür, dass sich Roboter selbst dort rechnen, wo man es mit häufig wechselnden Aufgaben zu tun hat. „IO-Link ist für uns eine Technologie mit Push-Funktion: Unsere Schulungsteilnehmer erkennen, wie einfach dank IO-Link Installation, Parametrierung, Diagnose und Service funktionieren. Das steigert die Akzeptanz von Robotik-Systemen und erzeugt Mehrwert!“, ist Günter Heinendirk überzeugt.


In der Tat zeigen sich die Schulungsteilnehmer beeindruckt, wenn selbst umfangreichere Applikationen mit IO-Link ganz einfach angebunden werden können: So lässt sich beispielsweise ein komplexer Greiferkopf mit 32 Sensoren und einer Ventilinsel mit bis zu 24 Ausgängen über zwei Balluff-Sensorhubs und einen Kabelswitch letztlich über nur 5 Adern durch den Roboter zur Steuerungsebene führen.


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Praxisnahe kundenorientierte Applikationslösung in der Schulungszelle von Stäubli

„Da staunen Ingenieure und Konstrukteure, wissen die doch genau, welcher Aufwand an Zeit, Material und Kosten bei konventioneller Installation erforderlich wäre“, sagt Günter Heinendirk. Im Gegensatz zu den anfälligen, mitunter armdicken Kabelbündeln mindert das anspruchslose dreiadrige Standardkabel das Risiko unvorhersehbarer Ausfälle drastisch.


Wo regelmäßig Daten zwischen mobilen und feststehenden Maschinenbestandteilen auszutauschen sind, geraten konventionelle Kabellösungen an ihre Grenzen. Erfordert eine Greifanwendung mit Werkzeugwechsler häufige und schnelle Werkzeugwechsel, so ist eine auf Stecker basierte Kontaktierung oft nur bedingt geeignet. Hier bietet sich das berührungsfreie Energie- und Datenübertragungssystem BIC von Balluff an: Dabei stehen sich jeweils ein Koppler auf der festen und auf der mobilen Seite gegenüber, um über einen Luftspalt von bis zu 5 Millimeter Prozessdaten und Energie zu übertragen.


Stäubli wies in den vergangenen zwei Jahren in seinem Schulungszentrum mit verschiedenartigen Versuchsaufbauten und IO-Link Komponenten von Balluff- nach, dass IO-Link in der Robotik vielseitige, schlanke und leistungsfähige Lösungen möglich macht. „Die Daten- und Signalübertragung über dreiadrige ungeschirmte Standardverbindungskabel mit M12 Steckverbindern und das im Roboter verbaute Standardkabel funktionierte in allen Fällen ausfalls-, störungs- und verlustfrei. Keine Frage, dass wir den Einsatz von IO-Link überall dort empfehlen, wo einfache und transparente Verkabelungslösungen und damit Zeit- und Kosteneinsparung von Bedeutung sind“, fasst Günter Heinendirk zusammen.


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