Turck: Werkzeuge mit RFID sicher wechseln Turck RFID Werkzeugwechsel

Fertigungszelle für Lkw-Katalysatoren

Werkzeugwechsel mit RFID optimiert

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In einer Fertigungszelle für Lkw-Katalysatoren sorgt der Maschinenbauer Kirschenhofer mit Turcks RFID-System BL ident und den ultrakompakten I/O-Modulen TBEN-S für sichere Werkzeugwechsel.

Kirschenhofer Maschinen hat sich als Sondermaschinenbauer mit Produktionsanlagen für Katalysatoren einen Namen gemacht. Ein solcher Katalysator besteht beim Pkw wie beim Lkw aus drei Haupteinheiten: einem monolithischen Keramikblock (Mono), dessen Waben mit den katalytisch aktiven Edelmetallen beschichtet sind, einer Fasermatte, die den Mono umhüllt, und einem metallischen Außenrohr für den Anschluss zum Motor bzw. zum Auspuff.

Es gibt zwei unterschiedliche Verfahren zur Montage von Katalysatoren: Beim Hardstuffing wird ein Monoblock mit Fasermatte unter Druck in ein zuvor auf Maß geweitetes Rohr geschoben. Beim Softstuffing hingegen wird der Monoblock mit Fasermatte locker in ein Außenrohr geschoben und dann das Außenrohr auf des Zielmaß gestaucht (oder geshrinkt).

Die Montage von Katalysatoren mit beiden Verfahren in einer automatisierten Fertigungszelle ist hochkomplex. Auf der Montageanlage für die Katalysatoren eines großen Lkw-Herstellers werden sogar bis zu 60 verschiedene Katalysatortypen gefertigt, die sich nicht nur in Hardstuffing oder Softstuffing unterscheiden, sondern auch in Größe und Querschnitt.

RFID sorgt für
Rückverfolgbarkeit

Die Anlage muss also extrem flexibel sein, um alle Varianten ohne Umrüstzeiten fertigen zu können. Zudem muss für jeden Katalysator auch nach zehn oder mehr Jahren noch nachvollziehbar sein, welche Charge Rohre, Fasermatten und Monoblöcke verbaut wurde. Um die nötigen Qualitätsstandards und die Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Katalysators zu gewährleisten, setzt Kirschenhofer auf Profinet-I/O-Module und das RFID-System von Turck. Produktionsfehler vermeidet und erkennt die Maschine schon während des Fertigungsprozesses.

Für das Hardstuffing-Verfahren müssen die Rohre auf das Zielmaß aufgespreizt werden. Je nach Geometrie des Katalysators werden dafür verschiedene Werkzeuge in eine Maschine gespannt und meistens nach einem Produktionslos gewechselt. Bei Losen zwischen 200 und 1000 Katalysatoren und einem Produktionstakt von einem Kat pro Minute geschieht das mehrmals am Tag. Da der Kunde die Werkzeuge in einem zentralen Hochregallager lagert, wo sie auch für andere Maschinen bereitgehalten werden, wünschte er eine automatisierte Identifikation der Werkzeuge.

Maschine überprüft erst das Werkzeug

„20 verschiedene Werkzeuge sind beim Kunden im Einsatz. Auf dem RFID-Datenträger ist die ID-Nummer des jeweiligen Werkzeugs hinterlegt. Die Maschine überprüft anhand der ID-Nummer, ob das richtige Werkzeug eingelegt wurde und gibt erst danach das Aufspreizen des Rohres frei“, erklärt Thomas Schön, Programmierer bei Kirschenhofer.

Die Werkzeugidentifikation leistet das RFID-System BL ident. Dazu befinden sich an den Werkzeugen Datenträger vom Typ TW-R30-M-K2, die ins Metall eingelassen sind. An den Werkzeugaufnahmen sind kompakte HF-Schreibleseköpfe TN-Q14 angebracht.

„Die RFID-Reader von Turck haben wir wegen ihrer kompakten Bauform gewählt“, berichtet Craig Craill, Leiter Elektrik bei Kirschenhofer. Der Q14 ist nur 14 Millimeter hoch, bietet aber trotzdem einen maximalen Schreibleseabstand von 72 Millimetern. In der Metallumgebung fällt die Reichweite zwar kürzer aus, reicht aber immer noch aus.

Die leeren und vollen Rohre werden in der Anlage von Roboter-Greifern zwischen zwei Bearbeitungsstationen transportiert. Abhängig davon, ob das Rohr leer oder gefüllt ist, muss der Pneumatikgreifer unterschiedlichen Druck aufwenden. Ein leeres Rohr darf der Pneumatikgreifer nur mit 2,5 Bar anfassen, um es nicht zu zerdrücken.

Der Roboter bringt das Rohr zur Einschiebestation, wo es mit einem Monoblock mit Fasermatte gefüllt wird. Danach wiegt es rund 20 kg und muss mit 6 bar gegriffen werden, damit es nicht aus dem Greifer fällt.

IP67-Modul vereinfacht die Verkabelung

Die Kommunikation der Analogwerte an das Pneumatikventil läuft über Turcks kompaktes Profinet-Block-I/O TBEN-S2-4AO. Das IP67-Modul ist direkt auf dem Roboterarm montiert und gibt die Werte von der Steuerung zum Ventil weiter. Ein TBEN-S2-4AI-Modul mit Analogeingängen gibt die Analogwerte des Pneumatikventils zurück an die Steuerung.

„Früher haben wir alles einzeln verkabelt. Das war ein riesiger Schlauch mit Leitungen und viel Verdrahtungsarbeit. Heute haben wir nur noch ein Profinet-Kabel und eine Spannungsversorgung“, sagt Craill. Ein weiterer Robotergreifer muss lediglich gefüllte Rohre transportieren und kommt daher auch mit I/O-Modulen mit digitalen Ein-/Ausgängen aus.

Kirschenhofer setzt hier die universellen TBEN-S1-8DXP ein, deren acht Kanäle als Ein- oder Ausgang genutzt werden können. Die Multiprotokoll-TBEN-S-Module lassen sich nicht nur in Profinet einsetzen, sondern auch in Ethernet/IP und Modbus TCP.

Hans Turck GmbH & Co. KG

www.turck.com

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