IO-Link

Wenn der Fräskopf mit der Steuerung

Mitunter sind es einfache Lösungen, die großen Nutzen stiften: Ingenieure von Droop+Rein setzen in den Fräsköpfen ihrer Portal-Bearbeitungszentren IO-Link-Speichermodule von Balluff als Datenspeicher ein. Hier erweist sich der IO-Link als Schlüsseltechnologie für leistungsfähige und platzsparende Industrie-4.0-Konzepte.

Fräsköpfe mit IO-Link-Speicherchip von Balluff tragen ihre individuellen Kenn- und Betriebsdaten an Bord.

Wer Industrie-4.0-Konzepte konsequent in die Praxis umsetzt, kommt spätestens auf Prozessebene nicht an IO-Link vorbei. Die digitale Schnittstelle ist eine feldbusunabhängige, hersteller-übergreifende und nach IEC 61131-9 international zertifizierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung unterhalb der Busebene. Damit ein Anlagenbediener jederzeit im Bilde ist, was auf Feldebene Sache ist und die Steuerung intelligent arbeiten kann, ist diese ständig auf aktuelle Informationen über den Status der Aktoren, Sensoren und Werkzeuge angewiesen. Die innovative bidirektionale Schnittstelle IO-Link trägt ganz wesentlich dazu bei, dass der Datenaustausch von und zur Prozessebene unkompliziert, transparent und absolut zuverlässig funktioniert. Sensoren und Aktoren werden mit einem einfachen Dreidrahtkabel und Steckverbinder über einen IO-Link-Master mit der Bus- oder Steuerungsebene verbunden. IO-Link steht im Maschinen- und Anlagenbau für schlanke, Zeit und Kosten sparende Konzepte – mit positiven Auswirkungen auf Installation, Parametrierung und Diagnose.

Multifunktionales Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrum FOGS 50 68 PT M40 C.

Die zur Starrag-Gruppe gehörende Dörries Scharmann Technologie GmbH ist unter dem Namen Droop+Rein für große 5-Achs-Portal-Bearbeitungszentren bekannt. Die Droop+Rein Maschinen aus Bielefeld bearbeiten Werkstücke für die Flugzeug-, Schiffs-, Fahrzeug- und Schwermaschinenindustrie. Die nach dem Baukastenprinzip aufgebauten Bearbeitungszentren werden je nach Kundenwunsch mit unterschiedlichen Maschinenkomponenten, Steuerungen und Fräsaggregaten ausgeliefert. Die große Zahl automatisch auswechselbarer Fräsköpfe erhöht die Flexibilität im Anwendungsbereich, Wirtschaftlichkeit und Präzision spielen seit jeher eine große Rolle.

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Bereits seit einigen Jahren sind in den Anlagen der Starrag Group Balluff RFID-Systeme u. a. bei der Werkzeugverwaltung oder auch IO-Link-Lösungen von Balluff im Einsatz. Um Effizienz, Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit ihrer Anlagen weiter zu steigern, haben die Ingenieure von Droop+Rein die Fräsköpfe der großen 5-Achs-Portal-Bearbeitungszentren jetzt mit einem Speichermedium ausgestattet. „Dazu muss man wissen, dass in Fräsköpfen- und Schnittstellen Platz chronisch Mangelware ist. RFID- oder induktive IO-Link-Kopplersysteme schieden unter anderem aus Platzgründen aus, darüber hinaus haben wir vor allem nach einer technisch robusten und auch kostengünstigen Lösung gesucht“, sagt Dietmar Wallenstein, Leiter der Hard- und Software und Inbetriebnahme bei Droop+Rein. In enger Kooperation mit dem Sensor- und Netzwerkspezialisten Balluff entwickelte man die Idee eines kompakten IO-Link-Speichers. Vorteil: Bei diesem IO-Link-Speicher ist für die bidirektionale Übertragung sämtlicher Daten lediglich eine zusätzliche 24-Volt-Steuerleitung in der Systemschnittstelle eines Fräskopfes erforderlich. Da die 24-Volt-Versorgungsspannung im Fräskopf bereits anliegt, kann der nur 34 x 16 x 8 mm große Speicher direkt am Systemringstecker angeschlossen werden, die separate Spannungsversorgung entfällt. Die Datenübertragung ist störunanfällig und robust gegenüber EMV-Einflüssen, der Installationsaufwand ist gering.

Mit einem IO-Link-Speicher an Bord führt künftig jeder Fräs-kopf von Droop+Rein neben seinen individuellen Kenndaten seine relevanten Betriebs- und Wartungsdaten mit sich. Im Detail kann das IO-Link-Speichermodul Daten mit einer Größe von 14 Segmenten à 64 Byte aufnehmen. Aktuell sind 9 von 14 Segmenten belegt: Neben organisatorischen Kennziffern wie Seriennummer etc. werden Informationen zu Betriebsdauer, Wartungs-/Schmierintervalle und Temperaturhistogramme des Fräskopfes im Fräsbetrieb hinterlegt. Zusätzlich werden Informationen wie Anzahl der Werkzeugspannzyklen und Stoß-Überschreitungen protokoliert und abgespeichert. „Maschinenbetreiber profitieren künftig davon, dass bei einem Wechsel des Fräskopfes von einer Maschine auf eine andere automatisch sämtliche Kennungs- und Betriebsdaten über eine Leitung vom Fräskopfspeicher auf die NC Steuerung kopiert und geladen werden“, erläutert Dietmar Wallenstein. Bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten im Werk Droop+Rein kann das Servicepersonal alle Daten des Speicherchips via PC oder Laptop auslesen, auswerten und ggf. aktualisieren. Dem Anlagenbediener stehen somit jederzeit transparent Informationen zum aktuellen Status des Fräskopfes zur Verfügung.

Unentbehrlich in der Automation

Dass die Übertragung sämtlicher Daten über nur ein Kabel in Verbindung mit einem IO-Link-Master ganz einfach realisierbar ist, ist typisch IO-Link. Im Rahmen intelligenter Industrie-4.0-Konzepte ist IO-Link eine nicht mehr wegzudenkende Komponente bei der Fabrikautomation. Kennzeichen einer „Smart Factory“ ist, dass die zentralen und dezentralen Steuerungseinheiten über den Zustand der Aktoren, Sensoren und Werkzeuge Bescheid wissen, dass der Anlagenbediener jederzeit im Bilde ist. „Mit dem kostengünstigen IO-Link-Speicher an Bord der Fräskopfe erhalten unsere Kunden ein Plus an Zuverlässigkeit und Produktivität. Wir als Maschinenhersteller profitieren von einer erhöhten Transparenz zu Einsatz und Gebrauch unserer Fräsköpfe an unseren Maschinen“, fasst Dietmar Wallenstein zusammen. Eine Mehrwert-Lösung, die so oder in vergleichbarer Form mit Sicherheit noch in anderen Maschinen der Starrag-Group Anwendung finden wird. ee

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