Bezstykowa wymiana narzędzi i interfejs IO-Link, czyli sprzęgła indukcyjne w fabryce Forda
| TechnikaWycofywanie produktów stymuluje wdrażanie innowacji. Świadczą o tym zmiany, które zaszły w fabryce Forda w Kolonii, w której 17 mobilnych palet GEO obsługuje linię spawalniczą. Do tej pory zasilanie i przesył danych odbywał się za pośrednictwem podatnych na usterki połączeń wtykowych, natomiast obecnie proces ten realizowany jest przy użyciu sprzęgieł indukcyjnych, które pozwalają bezprzewodowo zrealizować wspomnianą funkcję. Testy z użyciem pustej palety dowiodły, że zastosowanie bezprzewodowej technologii pozwala całkowicie wyeliminować problemy mechaniczne i zwiększyć efektywność produkcji.
Fot. 1. Mobilna paleta GEO z podzespołem komory silnika
Dla firmy Ford jest to wystarczający powód, aby w przyszłości wyposażać linie produkcyjne w nieulegające zużyciu sprzęgła indukcyjne wyposażone w interfejs IO-Link. Gwarantuje to stabilność procesorów i wydłuża czas gotowości urządzeń do pracy. Ponadto zastosowanie interfejsu IO-Link wpisuje się w założenia Przemysłu 4.0 i znacząco ułatwia kontrolę linii produkcyjnych.
W przemyśle motoryzacyjnym mamy do czynienia z dużą złożonością procesów i samych linii produkcyjnych. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, firma Balluff oferuje innowacyjne, szyte na miarę rozwiązania, które często pozwalają zrewolucjonizować cały proces - i tak właśnie stało się w przypadku fabryki Forda.
EFEKTYWNA ZMIANA ZŁĄCZY NA SPRZĘGŁA INDUKCYJNE BALLUFF
Fot. 2. Mobilna paleta GEO na chwilę przed dokowaniem: z prawej strony (między elementami zielonej pokrywy ochronnej) trzy moduły sprzęgła firmy Balluff, z szybkozłączami hydraulicznymi z lewej strony
Jeszcze niedawno do realizacji procesu w obrębie zautomatyzowanych linii spawalniczych w fabryce Forda wymagane było zastosowanie mechanicznych połączeń, które pozwalały 17 paletom GEO wykonywać ruch obrotowy. Każda z nich oprócz wyspy zaworowej zawierała szereg urządzeń, które gwarantowały podłączenie do nadrzędnego systemu sterowania ze sterownikiem PLC.
Sworznie pozycjonujące gwarantowały, że położenia układów pneumatycznych i elektrycznych przenośnej palety i stacji bazowej pokrywają się ze sobą. Doprowadzane sprężone powietrze zaciska obrabiany element. Okrągłe złącze dostarcza zasilanie i dane.
W 2014 roku producent dotychczas stosowanych złączy wycofał z oferty elektryczny moduł stykowy i rozpoczęto poszukiwania odpowiedniego produktu zastępczego. Wymiana na porównywalny produkt konkurencji była niemożliwa, ale firma Ford była otwarta na innowacyjne rozwiązania niemechaniczne.
Fot. 3. Paleta GEO (po prawej) na chwilę przed opuszczeniem i dokowaniem: trzy pary sprzęgieł do przesyłu zasilania i wymiany danych są ustawione naprzeciw siebie
"Firmy Ford i Balluff od lat utrzymują bliskie relacje partnerskie. Gdy dowiedzieliśmy się o problemie, natychmiast zaproponowaliśmy nasze rozwiązanie: sprzęgła indukcyjne z interfejsem IO-Link", wspomina Ulrich Balwanz, kierownik ds. kluczowych klientów z branży motoryzacyjnej w firmie Balluff.
Ich zalety to przede wszystkim bezstykowe zasilanie i przesył danych przez szczelinę powietrzną. "Koniec ze zużyciem mechanicznym lub uszkodzeniami przewodów; sprzęgła indukcyjne są łatwe i szybkie w montażu oraz całkowicie bezserwisowe". Zastosowanie interfejsu IO-Link stwarza nowe możliwości w obszarze diagnostyki i parametryzacji współpracujących urządzeń.
Elementy wykonawcze i czujniki są podłączone do Mastera IO-Link za pomocą standardowego przewodu ze złączami M12. "Empowered by IO-Link" oznacza, że sprzęgło indukcyjne jest gotowe do komunikowania się dosłownie w chwili wyjęcia z opakowania.
Bezstykowe, szybkie i niezawodne: Sprzęgła indukcyjne BIC
Dwukierunkowy system BIC firmy Balluff wykorzystuje interfejs IO-Link, umożliwiając równoczesne sterowanie elementami wykonawczymi i zbieranie sygnałów z czujników za pośrednictwem koncentratora sygnałów I/O. Warto zauważyć, że z punktu widzenia infrastruktury systemu sprzęgło indukcyjne jest elementem niewidocznym i traktowane jest jako połączenie przewodowe, a instalacja oparta jest na zasadzie plug-and-play. Uruchomienie systemu BIC nie wymaga konfiguracji ani integracji. |
TESTY SPRZĘGŁA INDUKCYJNEGO BALLUFF BIC PRZEBIEGŁY POMYŚLNIE
Fot. 4. System gotowy do wymiany danych: dwa moduły wejściowe dostarczają palecie GEO zasilanie i dane, moduł wyjściowy przesyła dane z modułu przenośnego do sterownika PLC
"Testowaliśmy alternatywne systemy i dostawców, jednak końcowa analiza wskazała na sprzęgła z interfejsem IO-Link firmy Balluff z powodu wysokiej niezawodności i wytrzymałości", twierdzi Michel Dang, inżynier technologii produkcji w firmie Ford.
W celu sprawdzenia możliwości przetwarzania danych nowych systemów firma Ford najpierw wyposażyła jedną paletę i stację dokującą w sprzęgła indukcyjne, moduł rozszerzeń oraz Master IO-Link w odpowiedniej stacji dokującej. "Po trwającym miesiąc okresie testowym oraz nawet 3000 cyklach dokowania dziennie system nie wykrył ani jednego błędu sygnału diagnostycznego. Był to bardzo silny argument za podjęciem decyzji o dalszej rozbudowie systemu", dodaje Michel Dang.
Fot. 5. Zabezpieczony moduł główny IO-Link i koncentratory czujników transportowane wraz z paletą GEO
W międzyczasie linia spawalnicza została w pełni wyposażona w system sprzęgieł indukcyjnych firmy Balluff, obejmując wszystkie 17 mobilnych palet GEO. Dopiero po nawiązaniu połączenia ze stacją dokującą i wykryciu prawidłowego osadzenia i bezpiecznego zaciśnięcia obrabianego elementu, robot spawalniczy otrzymuje zezwolenie na rozpoczęcie pracy.
Procedura ta jest powtarzana tysiące razy w każdej stacji, a bezprzewodowe sprzęgła indukcyjne zapewniają jej bezproblemową realizację. Wprowadzenie systemu spowodowało, że w 2017 roku nowy Ford Fiesta zjeżdżał z linii produkcyjnej w zakładzie w Kolonii z częstotliwością wynoszącą 2 samochody co 68 sekund.
"Sprzęgła indukcyjne firmy Balluff wykazały odporność na trudne warunki przemysłowe. Obecnie planujemy zastosować system na dodatkowej linii spawalniczej wyposażonej w 21 palet GEO", twierdzi Michel Dang.
Balluff
