Eine Ministeuerung mit 1-Achs-Positioniermodul und Servotechnik bringt elektronische Bauteile zwischen Magazinierer/Demagazinierer und einem Rundschalttisch präzise in Position.
Elektronische Bauteile und deren Gehäuse sind kein Schüttgut. „Solche empfindlichen Halbfertigteile sind geordnet, sauber und vorsichtig mit einem Demagazinierer dem Rundschalttisch zuzuführen und über einen Magazinierer zu entnehmen“, fasst André Kolanowski, Geschäftsführer der Doga GmbH, die Aufgabenstellung des Automobilzulieferers zusammen. Das Unternehmen aus Bottrop und deren Vertriebspartner TMP GmbH in Duisburg bauten hierfür in zwei Monaten einen automatisierten Demagazinierer und einen Magazinierer, beide mit Voll- und Leerpalettenspeicher.
Die halbfertigen Bauteile werden in 20 aufeinander gestapelten Blistern direkt in die Vereinzelung der Anlage geführt. In jedem so aufgebauten Palettenspeicher befinden sich 70 empfindliche Werkstücke, die in den verschiedenen Stationen des Rundschalttisches weiterverarbeitet werden. Nach der Bearbeitung werden sie über einen Magazinierer entnommen und wieder in Blister gelegt. Die Taktzahl im 3-Schicht-Betrieb beträgt 10 Teile/min.
Wie Kolanowski berichtet, muss „der Vereinzelungsmechanismus in der Anlage absolut positionsgenau erfolgen, da Störungen jedweder Art an dieser Stelle zur Beschädigung der Bauteile führen könnten“. Entsprechend gefordert war eine Antriebs- und Steuerungstechnik, die diesen Ansprüchen gerecht wird. Fündig wurden die Beteiligten im Produktprogramm der Mitsubishi Electric GmbH in Ratingen. Dipl.-Ing. Thomas Gutmann, Geschäftsführender Gesellschafter bei TMP, erläutert die Entscheidung: „Hier haben wir einen Ansprechpartner sowohl für die Antriebs- als auch für die Steuerungstechnik. Außerdem sind die Komponenten aufeinander abgestimmt und leicht in das Gesamtsystem integrierbar.“
Die Anlagenbauer wählten aus der SPS-Familie Melsec von Mitsubishi Electric die FX2N. Die mit 0,08 s pro logischer Anweisung schnellste Kompaktsteuerung im Miniformat bietet maximal 256 Ein-/Ausgänge und somit die Möglichkeiten einer großen speicherprogrammierbaren Steuerung. Der bis zu 16-k-Schritte große Programmspeicher in RAM/EEPROM sorgt für die notwendige Sicherheit.
„Wichtig für diese Anwendung war auch, dass wir mit der FX2N eine hohe Flexibilität durch applikationsbezogene Sondermodule haben.“ Kolanowski fügt hinzu, dass auch die sechs internen schnellen Zähleingänge (bis zu 60 kHz) dazu beitragen, dass die gewünschte präzise Positionierung ohne zusätzliche Hardware umgesetzt werden konnte. Stoppeingang, Nullpunktfahrt, Datenregister, Ansprechbefehle wie Jog-Betrieb und variable Geschwindigkeiten – die verschiedenen Operationsfunktionen der FX2N werden vollständig genutzt.
Abgestimmte Komponenten sind leicht integrierbar
Zu dieser hohen Funktionalität trägt nicht zuletzt die Ausstattung der Melsec-Kompaktsteuerung mit dem 1-Achs-Positioniermodul FX2N-1PG-E bei. Direkt über einen internen Bus an die SPS angekoppelt, steuert das Positioniermodul mit einer Pulskette das ebenfalls von Mitsubishi Electric stammende Servosystem. Parametrierung sowie die Vergabe der Positionsdaten erfolgen direkt über das SPS-Programm.
„Pro Achse setzen wir jeweils eines dieser Positioniermodule ein. Der modulare Aufbau gewährleistet, dass die Steuerung zukünftig leicht um einzelne Achsen erweitert werden kann“, erläutert Kolanowski. Zur Zeit dient die erste Achse zur Positionierung der einzelnen Blister-Reihen, in denen die weiter zu bearbeitenden Werkstücke liegen. Mit der zweiten Achse werden die einzelnen Teile (sieben Werkstücke pro Reihe) abgefahren. Die z-Achse, ausgerüstet mit einem Vakuumgreifer, nimmt die Teile aus dem Demagazinierer und bringt sie auf den Rundschalttisch. Mit der x-Achse werden schließlich die abgefahrenen Reihen weiter positioniert.
Der Magazinierer arbeitet im Vergleich zum Demagazinierer insofern umgekehrt, als dass hier die bearbeiteten Teile wieder vereinzelt und reihenweise in gestapelte leere Blister eingelegt werden. Zu den Bearbeitungsstationen des Rundschalttisches zählt auch eine Messvorrichtung. Die Information, welche Werkstücke ‚i.O.‘- oder ‚n.i.O.‘-Teile sind, geht als Signal über eine digitale Schnittstelle an die SPS. Somit ist sichergestellt, dass n.i.O.-Teile noch vor dem Magazinierer auf ein Transportband für Ausschussteile abgelegt werden.
André Kolanowski weist darauf hin, dass für den Antrieb eine spezielle Lösung konstruiert wurde: „Wir haben den Servomotor an die Zahnriemenachse angebunden. Um das benötigte Moment zu erhalten, sitzt ein Planetengetriebe zwischen Motor und Antriebsachse, so dass ein Übersetzungsverhältnis von 5:1 und eine messtechnische Auflösung im Tausendstel-Bereich entsteht, die deutlich höher ist als die Genauigkeit der Mechanik.“
Abgestimmt auf die Kompaktsteuerung Melsec FX2N mit Einachsen-Positioniermodulen kommen auf der Antriebsseite ein Mitsubishi-Servomotor und der Servoverstärker MR-J2-A zum Einsatz. „Auf Grund der automatischen Motorerkennung und dem Echtzeit-Tuning ist der Servoverstärker einfach zu bedienen und lässt sich leicht an die Anwendung anpassen“, bestätigt Kolanowski die Vorzüge der Melservo-Reihe.
Bedient wird die Antriebs- und Steuerungseinheit über das Bediengerät MAC E 200, zu dessen Funktionsumfang unter anderem Textblöcke, Berichterstellung, Alarmverarbeitung und Datenaufzeichnung gehören. Das Gerät ist direkt an der Maschine in einem schwenkbaren Pult eingebaut, so dass die Anlage sehr gut bedienbar ist. Alle Funktionen können unmittelbar im MAC E 200 angewählt, parametriert und gespeichert werden. Mit dem Bediengerät stehen dem Anwender sämtliche Informationen und Prozessdaten zur Verfügung. wm
Mini-SPS: Immer kleiner und leistungsfähiger
Mit der neuen FX1S/FX1N präsentiert Mitsubishi Electric eine nochmals verkleinerte SPS. Sie verfügt als Stand-alone-Gerät über 10 bis 30 Ein- und Ausgänge und 2-k-Schritte-Programmspeicher. Eine Speicherkassette ermöglicht nun auch bei dieser Kleinst-SPS einen unkomplizierten und schnellen Programmaustausch.
Die größere FX1N ist mit mit den FX0N/FX2N-Sondermodulen erweiterbar. Sie verfügt über 14 bis 128 Ein- und Ausgänge und 8-k-Schritte Programmspeicher.
Beide Steuerungen weisen einen wartungsfreien EEPROM-Speicher auf. Zahlreiche neue Vergleichs- und Positionierbefehle, die schnelle Zykluszeit von 0,55 µs pro logischer Anweisung, sechs Interrupt-Eingänge für ereignisorientierte Reaktionen und bis zu 60 kHz schnelle Zählereingänge lassen die SPS komplexe Aufgaben lösen.
Eine optionale, aufsteckbare Displayeinheit verfügt über eine Anzeige für Bit- oder Wortoperanden und der internen Echtzeituhr. Kommunikationsmodule sorgen bei der FX1N für Netzwerkfunktionalität. Über sie wird eine Anbindung an alle gängigen Feldbusse möglich. Für einfache Positionieraufgaben mit bis zu zwei unabhängigen Achsen sind weder Sondermodule noch Positioniereinheiten nötig.
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