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Industrielle Prozesse werden in drei Ebenen gegliedert. In der ersten Ebene sind Sensoren/Aktoren angesiedelt. Die digitalisierten Aktoren von SMW sorgen beispielsweise für die Umsetzung von Spann- oder Greifprozessen, während die Sensoren Weg, Abstand, Kraft oder Position erfassen und somit für den sicheren Betrieb der Anlage sorgen. Die innovativen Produkte sind dabei auch die Basis für die Realisierung von künstlicher Intelligenz (KI) in der digitalen Fabrik der Zukunft. Die zweite Ebene (Kommunikationsebene) verbindet die Sensoren/Aktoren mit der dritten Ebene, der Steuerungs-/Netzwerkebene. Dies kann durch induktive Koppelsysteme geschehen. In der Kommunikationsebene kommen Signalarten wie Ethernet, IO-Link oder konventionelle Digital- und Analogsignale zum Einsatz. SMW liefert alles aus einer Hand.
Verschleißfreie Konnektivität für die digitale Fabrik
Damit Maschinen und Anlagen sicher in Automatisierungssysteme eingebunden werden können, müssen diese kommunizieren können. In modernen Produktionsumgebungen werden daher eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren eingesetzt, um Produktionsprozesse zu steuern und zu überwachen. Dies ist allerdings nicht immer einfach realisierbar, beispielsweise bei sich drehenden oder bewegenden Maschinenteilen. Bisher erfolgte bei diesen Systemen die Übertragung von Energie und Signalen mittels Kabel, Stecker oder Schleifringen. Das Problem hierbei: Diese Komponenten verschleißen und sind anfällig für Verschmutzungen.
Ein entscheidender Aspekt ist somit die entkoppelte Energieversorgung und Signalübertragung zwischen beweglichen oder rotierenden und stationären Einheiten. Um Verschleiß zu minimieren und die Zuverlässigkeit zu erhöhen, erfolgt dies zunehmend kontaktlos. Hierfür hat SMW-Electronics induktive Koppelsysteme entwickelt, die eine berührungslose Übertragung von Energie und Signalen ermöglichen. Diese stehen sowohl als Koppler in Scheibengeometrie mit und ohne Innendurchgang, in kubischer Form als auch als zylinderförmige Koppler mit Gewinde zur Verfügung. Mit ihnen können die unterschiedlichsten, in mobilen Anlagenteilen untergebrachten Aktoren und Sensoren über einen Luftspalt verschleißfrei an Bussysteme und die Energieversorgung angebunden werden. Diese Koppelsysteme eignen sich ideal für die digitalisierten mechatronischen Spann- und Greifsysteme von SMW, welche umfangreiche Steuerungs- und Überwachungsmöglichkeiten bieten und daher besonders geeignet für die Automatisierung oder für die Realisierung von KI-Lösungen sind.
Robotergreifer kontaktlos koppeln
Ein innovativer Anwendungsfall für die Radialkoppler ist die Kombination mit den mechatronischen Greifern vom Typ Motiact. Das induktive Koppelsystem überträgt kontaktlos in Roboterapplikationen die notwendige Energie für den Greifer. Gleichzeitig werden ebenfalls berührungslos und somit verschleißfrei die Steuer- und Überwachungssignale übermittelt. Durch die Kombination mit dem Radialkoppler wird zudem die beidseitige, endlose 360°-Rotation des Greifers ermöglicht. Dies eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Bereich End-of-Arm-Tooling (EOAT) in Robotik-Applikationen.
Überwachung der Lünettenposition
Im Bereich der digitalisierten Spannsysteme spielt ebenfalls die Überwachung von Prozessparametern eine entscheidende Rolle. Beispielsweise bei der verschleißfreien Positionsabfrage für selbstzentrierende Lünetten. Diese werden für das sichere Spannen von wellenförmigen Werkstücken auf Drehmaschinen eingesetzt. Hier überwacht das verschleißfrei arbeitende Ultraschall-Wegmesssystem USP 4.0 250 kontaktlos die genaue Position der Lünettenarme und gibt diese in Signalform an die Steuerung aus. Durch ein Schnellwechselsystem mit induktiver Koppelschnittstelle kann die Lünette mithilfe eines Roboters schnell und sicher ein- und ausgewechselt werden.
Robotergreifer-Schnellwechselsystem: Verschleißfrei koppeln
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die elektrische Übertragung mittels Anbaumodule an Robotergreifer-Schnellwechselsysteme. Beim Einwechseln eines Greifers wird die integrierte Sensorik des Greifers mit Energie versorgt und die Sensorsignale zur Prozessüberwachung werden zeitgleich übertragen. Dies ermöglicht den Verzicht auf kontaktbehaftete, verschleißanfällige Steckverbindungen, was zu einer erheblichen Minimierung von Stillstandszeiten und Verschleißkosten führt. Darüber hinaus sind herkömmliche Kontaktpins empfindlich gegenüber Querkräften und Schmutz. Das neu entwickelte kontaktlose induktive Koppelsystem C40 wurde speziell für Greiferwechselsysteme entwickelt und ist in Schutzklasse IP67 ausgeführt. Das C40-Modul ist mit allen im Markt befindlichen Greiferwechselsystemen kompatibel.
KI-fähige Spann- und Greifsysteme
Industrielle Produktionsprozesse basieren zunehmend auch auf KI – dies trifft insbesondere auf Produkte der ersten Ebene zu. Die digitalisierten Spann- und Greifsysteme von SMW eröffnen neue Möglichkeiten für eine adaptive und intelligente Produktion. Beispielsweise können lernende Algorithmen für Spannprofile bei mechatronischen Spannsystemen dazu beitragen, die Effizienz und Genauigkeit der Spannprozesse zu verbessern. Diese KI-gesteuerten Systeme können sich an unterschiedliche Werkstücke und Produktionsanforderungen anpassen, was zu einer flexibleren Fertigung führt. Ein weiterer innovativer Ansatz besteht darin, präventive Wartungen durch die Ableitung von Prozessparametern einzuleiten. Hierbei kann die KI basierend auf Prozessdaten und Analysen potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und entsprechende Wartungsmaßnahmen vorschlagen. Dies trägt dazu bei, ungeplante Stillstände zu minimieren und die Produktionsausfallzeiten zu reduzieren. Insgesamt stellt die Integration von KI in die Automatisierung der Spann- und Greifsysteme einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der digitalen Fabrik dar. Diese fortschrittlichen Technologien tragen dazu bei, die Produktionsprozesse zu optimieren, die Flexibilität zu erhöhen und die Gesamteffizienz in der Fertigung zu steigern.
