Flexibilität im Maschinenbau dank modularen Positioniersystemen

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Umrüstung der Maschine im Fertigungsprozess des Maschinennutzers und Umrüstung des Maschinenkonzepts im Konstruktionsprozess des Maschinenbauers

Motoren & Antriebstechnik, Sicherheit & Industrieversorgung, Industrie 4.0

Positioniersystem-Familie
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Baukasten-Konzept 10x3=1
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Erste Positioniersysteme mit IOLink
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Die hochflexible Fabrik ist in aller Munde: Nicht zuletzt seit dem Durchsetzen des Schlagwortes "Industrie 4.0" stehen Fabrikkonzepte im Mittelpunkt, die es zulassen, Kundenwünsche mit minimalem Aufwand realisieren zu können. Ob im Verpackungsbereich, der Abfüllung, der Holzbearbeitung: Die produzierenden Unternehmen se­hen sich von Jahr zu Jahr stärker dazu gezwungen, in­nerhalb kürzester Zeit neue Formate fertigen zu können. Dabei unterscheidet sich der Alltag des Lohnabfüllers, der ständig neue Verpackungsgrößen adaptieren muss, kaum von der Praxis der hauseigenen Fertigung eines Marken­konzerns wie Procter&Gamble oder der Coca-Cola Com­pany. Auch hier befindet man sich im täglichen Spagat zwischen Flexibilität und Kostendruck.
Erfolgreiche Maschinenbauer haben deshalb erkannt, dass ihre zweite Kernkompetenz (neben der Hauptfunk­tion, also dem Bau der Maschinen zum Verpacken, Befül­len, Zuschneiden etc.) darin liegt, den Umrüstprozess ih­rer Maschinen zu beherrschen. Hierbei sind zwei Ebenen zu unterscheiden:

Ebene 1: Die Umrüstung der Maschine im Fertigungspro­zess des Maschinennutzers

Die Maschine muss die erforderliche Flexibilität zur Ver­fügung stellen, in kürzester Zeit und möglichst automa­tisiert alle heute bekannten Formate einzurichten - und idealerweise noch zahlreiche künftige Formate, die sich das Marketing des Maschinennutzers erst noch ausden­ken wird.

Ebene 2: Die Umrüstung des Maschinenkonzepts im Kon­struktionsprozess des Maschinenbauers

Der Maschinenbauer muss in seiner eigenen Konstruk­tion die nötige Flexibilität aufweisen, um auf die indivi­duellen Wünsche seiner Kunden marktgerecht reagieren zu können. Auch hier gilt es, neben der heute bekannten Bandbreite an nötiger Flexibilität möglichst auch die mor­gen erforderliche Flexibilität abzudecken.
Aus diesem Grund kommt Komponenten, die den Ma­schinenbauer bezüglich beider Ebenen unterstützen, stra­tegische Bedeutung zu. Dies gilt in hohem Maße für die sogenannten Positioniersysteme. Das sind intelligente Antriebe, die zur automatisierten Formatumrüstung ein­gesetzt werden. Ausgestattet mit Motor, Getriebe, Bus­kommunikation und Absolut-Encoder, bringen sie das Führungsgeländer, das Werkzeug oder die Inspektionska­mera automatisch für das neue Format an die neue Posi­tion. Somit nehmen die Positioniersysteme bezüglich der oben beschriebenen "Ebene 1" eine zentrale Rolle ein.

Auf "Ebene 2" trennt sich die Spreu vom Weizen. So fin­den sich am Markt Positioniersysteme, die einen prop­rietären Buskoppler benötigen, um auf die zahlreichen genutzten Buskommunikationssysteme (Feldbusse) um­ zusetzen. Mit Blick auf Raumbedarf und Kosten ist dies nur eine suboptimale Lösung, zumal auch noch für die Anbindung an den proprietären Buskoppler der Einsatz von Sonder-Kabeln erforderlich ist. Andere Systeme pro­pagieren die Integration einer Positionsanzeige direkt am Gerät - und zwingen den Konstrukteur damit zugleich, hierfür eine Montageposition zu finden, die dem Nutzer die Anzeige zugänglich macht. Modularität und Flexibi­lität des Maschinendesigns werden empfindlich einge­schränkt.

halstrup-walcher setzt hingegen auf äußerst kompakte Einheiten, die in einem sehr umfangreichen Baukasten­system zur Verfügung stehen:

  • Drehmomente von 1 bis 25 Nm
  • IP-Schutzklassen wahlweise: IP 54, IP 65, IP 68
  • Buskommunikations-Protokolle wahlweise an Bord: Profibus, Profinet, CANopen, Ethernet-IP, Modbus, Sercos, EtherCat, DeviceNet, Powerlink und IO-Link


Der entscheidende Vorteil

Beim Wechsel der IP-Schutz­klasse oder der Buskommunikation bleiben alle relevan­ten Anschlussmaße gleich. Auf dieser Basis kann der Ma­schinenkonstrukteur in kürzester Zeit "umrüsten", um ein bestehendes Maschinenkonzept den Kundenwünschen anzupassen.
Eine Sonderrolle unter den Feldbussen kommt dabei IO-Link zu. Wobei IO-Link eigentlich gar keine Buskom­munikation ist, sondern eine "Peer to Peer"-Verbindung, die den "letzten Meter" zwischen einem Feldbus und den Sensoren/ Aktoren überbrückt. Zweck der Übung ist, auf Sensor- und Aktorebene in jeder Maschinenausführung dieselbe Kommunikation (IO-Link) einsetzen zu können, während dank des Gateways auf beliebige, kundenspezi­fische Feldbusse umgesetzt werden kann. Dieses Vorge­hen bringt eine optimale Lösung bezüglich der Varianten­vielfalt der Sensoren und Aktoren. Bislang setzen vor allem Sensorhersteller auf IO-Link. Mit den Positioniersystemen "PSE / PSS / PSW" ist nun halstrup-walcher der erste Anbieter dezentraler Aktorik, der ebenfalls dieses Konzept unterstützt. Mit Blick auf die oben dargestellte "Ebene 2" entstehen für den Maschi­nenkonstrukteur hiermit optimale Anpassungsmöglich­keiten - und zugleich wird "Ebene 1" durch die schnelle, präzise Positionierung perfekt unterstützt. Den Praktiker werden dabei die folgenden Details interessieren:

  • Das Positioniersystem PSE / PSS / PSW mit IO-Link ist eine "Einkabel-Lösung", bei der Versorgung und Information über dasselbe Kabel geführt werden. Dabei können standardisierte, ungeschirmte M12-Kabel verwendet werden.
  • Es wird das sogenannte "Time Stamp"-Verfahren un­terstützt. Somit ist gewährleistet, dass die Formatum­rüstung immer zum gewünschten Zeitpunkt gestartet wird und die Steuerung die entsprechenden "Fahr­befehle" schon frühzeitig übermitteln kann - das Po­sitioniersystem PSE / PSS / PSW mit IO-Link ist selbst dann in der Lage, bei Erreichen des "Time Stamp" zu starten. Dies ist vor allem für den synchronisierten Start von Umrüstprozessen sehr hilfreich.

Die Fähigkeit, das Umrüsten auf beiden Ebenen zu be­herrschen, wird in den nächsten Jahren ein entscheiden­der Faktor sein, der über die Wettbewerbsfähigkeit des Maschinenbauers entscheidet. Was gestern meist nur die großen Konzerne der Branche bewegte, rückt heute mit Nachdruck in den Fokus auch des mittelständischen Ma­schinenbaus. Frei nach Albert Einstein: "Das Leben ist wie Fahrradfahren. Wer stehen bleibt, fällt um."

Veröffentlicht am August 11, 2015 - (163 views)
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79199 Kirchzarten - Germany
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Halstrup-walcher bietet weltweit technische Lösungen als Variantenhersteller in den Bereichen Positioniertechnik, Antriebstechnik und Druckmesstechnik an. Präzisionsprodukte, für modernste Anforderungen.

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