Automation
anwenderreportage
Automatisiert zu flexibler und präziser Dosiertechnik mit Beckhoff-Lösungen
PC-based Control bei einer Multifunktionszelle für Kleb-, Dicht- und Vergussprozesse: Das Achssystem Scheugenpflug ProcessModule ist die Basis der Dosier- und Schraubzellen von Atlas Copco und eine flexible Integrationsplattform für Generalunternehmer und Maschinenbauer. Für präzise Prozessabläufe sorgen dabei TwinCAT CNC und die Servoantriebstechnik von Beckhoff, wie es die DispensingCell DC803 beispielhaft verdeutlicht.
Für die intuitive Bedienung und Programmierung der Dosierprozesse steht ein robustes und langlebiges Edelstahl-Multitouch-Control-Panel CP3916 in kundenspezifischer Ausführung bereit. (Bilder: Scheugenpflug)
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Aufgabenstellung: Einsatz leistungsfähiger Dosierlösungen, die sich nicht nur flexibel an die unterschiedlichsten Projektanforderungen anpassen, sondern auch per Plug-and-produce integrieren lassen.
Lösung: TwinCAT CNC, Beckhoff Servotechnik – zwei Servoverstärker AX5203, Servomotoren AM8000 u.v.m.
Nutzen:
• freie und durchgängige Konfigurierbarkeit über Schnittstellen sowie die mit zusätzlichen Transformationsmöglichkeiten gute Skalierbarkeit
• schnelle, einfache und platzsparende Installation aufgrund der One Cable Technology (OCT)
• Das breite Beckhoff Portfolio an EtherCAT-I/O-Komponenten in Schutzart IP20 und IP67 ermöglicht einen flexiblen I/O-Einsatz sowohl im Schaltschrank als auch dezentral direkt an der Maschine.
Integratoren und Automatisierer benötigen leistungsfähige Dosierlösungen, die sich nicht nur flexibel an die unterschiedlichsten Projektanforderungen anpassen, sondern auch per Plug-and-produce integrieren lassen. Genau für diese Anforderungen wurden das Scheugenpflug ProcessModule und die DispensingCell DC803 entwickelt. Im Vordergrund standen dabei die einfache Integration in verschiedenste Anlagenkonzepte und eine flexible Datenanbindung, eine hohe Dosierqualität bei der Verarbeitung vielfältiger Materialien, kurze Taktzeiten sowie eine umfassende Prozessüberwachung. Insgesamt sind die Lösungen der Scheugenpflug-Produktlinie von Atlas Copco das Ergebnis aus mehr als 30 Jahren Know-how zu Dosiertechnik mit modernster Steuerung. PC-based Control von Beckhoff kommt hierbei bereits seit 2012 zum Einsatz, da sich – so die Scheugenpflug-Experten – die anspruchsvollen Kundenanforderungen durch die Systemoffenheit, die feine Skalierbarkeit und das breite Produktspektrum dieser PC- und EtherCAT-basierten Steuerungs- und Antriebstechnik individuell erfüllen lassen.
Die dynamische, EtherCAT-basierte Antriebstechnik aus Servoverstärkern AX5203 und Servomotoren AM8000 von Beckhoff bildet die Grundlage der hochpräzisen Scheugenpflug-Dosierprozesse.
Infos zum Anwender
Scheugenpflug, Experte für automatisierten Elektronikverguss, ist seit dem vierten Quartal 2024 unter dem Firmennamen Atlas Copco aktiv und gehört damit zur Atlas Copco-Gruppe, die in globalen Innovationszentren Menschen, Technologien, Innovationen und Kompetenz zusammenbringt. Die zugehörige Division „Industrial Assembly Solutions“ (IAS) entwickelt Technologien und Lösungen, um die Produktionsprozesse in den Branchen Elektronik und Automotive zu optimieren und dabei Automatisierung und Nachhaltigkeit miteinander zu verbinden.
Achssystem als zentrales Element
Das Scheugenpflug-Achssystem lässt sich per Plug-and-produce schnell und zuverlässig in neue oder bestehende Fertigungslinien bzw. Produktionszellen integrieren. Damit sind alle klebe- und vergussrelevanten Parameter und Prozesse – unabhängig von der übrigen Maschine – optimal aufeinander abgestimmt. Durch die leistungsfähige Achs- und Servotechnik bietet das ProcessModule zudem hohe Verfahrgeschwindigkeiten und somit kurze Zykluszeiten im Matrix-, Raupen- und Füllverguss. Weitere Kennzeichen sind die hohe Flexibilität hinsichtlich Prozess- und Bauteilparametern, der einfache Einsatz von Förderbändern sowie verschiedene Optionen zur Prozessüberwachung. Hinzu kommen eine hohe Wiederholgenauigkeit und ein präziser Start/Stopp auch für anspruchsvolle Applikationen.
Die in das Achssystem integrierten Prüfprozesse, wie z. B. Waage, Nadelvermessung und -reinigung, sorgen für einen stabilen Prozess. Für eine Echtzeit-360°-Überwachung von Dosierkonturen steht ein platzsparend zusammen mit dem Dosierkopf integriertes Inspektionssystem zur Verfügung. Eingesetzt wird das ProcessModule auch in der Scheugenpflug-Multifunktionszelle DispensingCell DC803. Diese bietet die nötige Flexibilität, um die immer anspruchsvolleren und individuelleren Anforderungen an Kleb-, Dicht- und Vergussprozesse bei mittleren (ca. 40.000 bis 200.000) bis hohen (ca. 200.000 bis 2 Mio.) Stückzahlen umzusetzen.
Die Zelle ist speziell auf Serienproduktionen mit kurzen Taktzeiten ausgerichtet, insbesondere in den Bereichen Automotive, Industrieelektronik und Medizintechnik. Sie zeichnet sich neben den flexiblen Einsatzmöglichkeiten und den integrierten Zusatzprozessen z. B. zur Prozessüberwachung insbesondere durch eine hohe Traglast der Achsen sowie die intuitive Bedienung und Programmierung der Dosierprozesse aus.
Der beispielhafte Überblick über eine Dosier- und Vergussanlage verdeutlicht die Komplexität der zugrunde liegenden Prozessabläufe.
Komplexe CNC-gesteuerte Dosierfunktionen
Die bei der DC803 zu lösenden Automatisierungsaufgaben sind umfangreich. Sie umfassen die Steuerung und Regelung des Dosierkopfes, des Highspeed-Portalsystems mit interpolierten Bewegungen, des Produkthandlings sowie der Prüfprozesse. Die notwendige Rechenleistung stellt der Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6030 bereit, der laut den Scheugenpflug-Experten vor allem aufgrund der kompakten Bauform sowie der hohen und gut skalierbaren Rechenleistung ausgewählt wurde. Als Interface zum Maschinenbediener dient ein über die Einkabellösung CP-Link 4 angebundenes Edelstahl-Multitouch-Control-Panel CP3916, welches ein stabiles und robustes Bedienkonzept mit langer Lebensdauer ermögliche.
Bei dieser kundenspezifischen Ausführung wurde die Möglichkeit eines Brandings mit zentral platziertem Firmenlogo genutzt und für eine ergonomische Bedienung eine Tastatur- und Mausablage ausgewählt. TwinCAT bietet eine offene und sichere Architektur, sodass alle erforderlichen Daten an die Scheugenpflug-eigene Visualisierung über den Automation Device Service von Beckhoff gesendet werden können.
Die Scheugenpflug-Multifunktionszelle DispensingCell DC803 profitiert von der flexiblen und offenen Beckhoff Steuerungstechnik.
Schnell und präzise
Die für die anspruchsvollen Dosieranwendungen unerlässlichen hochpräzisen Bewegungen werden zentral in TwinCAT CNC auf dem Industrie-PC kalkuliert und über Servoantriebstechnik realisiert, und zwar für die X-, Y- und Z-Achsen des ProcessModule, für die Spindelachse des Dosierkopfes sowie bei Bedarf für optionale zusätzliche Drehachsen. Dabei bietet die Beckhoff Servotechnik – zwei Servoverstärker AX5203, Servomotoren AM8000 – aus Sicht von Scheugenpflug als besondere Vorteile die über Schnittstellen freie und durchgängige Konfigurierbarkeit sowie die mit zusätzlichen Transformationsmöglichkeiten gute Skalierbarkeit.
Hinzu komme die schnelle, einfache und platzsparende Installation aufgrund der One Cable Technology (OCT). Für den sicheren Anlagenbetrieb sorge TwinSafe mit den Funktionen sicher reduzierte Geschwindigkeit und sicherer Halt – umgesetzt mit der TwinSafe-Optionskarte AX5805 im Servoverstärker sowie mit den EtherCAT-Klemmen EL6900 und EL1904 bzw. der EtherCAT Box EP1908 als weitere TwinSafe-Komponenten.
Flexibler I/O-Einsatz
Insgesamt profitiere man – so die Scheugenpflug-Experten – von dem breiten Beckhoff-Portfolio an EtherCAT-I/O-Komponenten in Schutzart IP20 und IP67. Es ermögliche einen flexiblen I/O-Einsatz sowohl im Schaltschrank als auch dezentral direkt an der Maschine und damit eine schnelle und platzsparende Verdrahtung. Außerdem sei die erforderliche Systemoffenheit gegeben, um z. B. auch Profibus-, Profinet- und EtherNet/IP-Komponenten nahtlos in das EtherCAT-Netzwerk mit seiner hohen Performance und den umfassenden Diagnosemöglichkeiten einbinden sowie die Multifunktionszelle flexibel in größere Anlagen integrieren zu können.
Produkte im Einsatz
Beckhoff AM8000
Die Servomotoren AM8000 sind langlebige und leistungsstarke Synchron Servomotoren in sieben Baugrößen mit bis zu vier Baulängen und bieten ein nahtlos überlappendes Programm für alle Anwendungsbereiche mit einem Stillstandsdrehmoment von 0,2 bis 129 Nm und Drehzahlen bis zu 12.000 Umdrehungen. Die High-Performance-Servomotor-Baureihe zeichnet sich durch eine sehr hohe Leistungsdichte und kompakte Bauform aus. Kleine Wickelköpfe und der Statorvollverguss sorgen für eine perfekte thermische Anbindung vom Stator zum Motorgehäuse. Die Motoren sind hochdynamisch durch niedrige Rotorträgheiten, gepaart mit einer bis zu 5-fachen Überlastfähigkeit. Wahlweise können die Motoren mit One Cable Technology (OCT) oder Resolver (2-Kabel-Standard) bestellt werden. Bei OCT wird die Encoderleitung eingespart. Die Feedbacksignale werden digital über das vorhandene Standard-Motorkabel übertragen. Eine Reduzierung der Verdrahtungskosten um bis zu 50 % ist möglich. Alle sieben Baugrößen sind modular aufgebaut, somit können mech
Beckhoff TwinCAT CNC
TwinCAT 3 CNC bietet die Möglichkeit, eine Interpolation mit bis zu 32 gleichzeitig interpolierenden Achsen zu realisieren. Über die Optionspakete kann die Anzahl der Achsen und/oder die Anzahl der Kanäle den Anforderungen der Applikation angepasst werden. Verschiedene Transformationen können über Optionspakete ergänzt werden. Die Programmierung erfolgt über DIN 66025. Die Konfiguration der Achsen und Kanäle erfolgt über TwinCAT Engineering.
Beckhoff AX5203
Die zweikanaligen Servoverstärker AX5000 bieten ein Optimum an Funktion, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. Die zum Betrieb erforderlichen Komponenten wie Netzteil, EMV Filter und Zwischenkreiskondensatoren sind bereits integriert. Der in Kaskade aufgebaute Regelkreis unterstützt schnelle und hochdynamische Positionieraufgaben. EtherCAT als leistungsfähige Systemkommunikation ermöglicht die ideale Anbindung an die PC-basierte Steuerungstechnik. Die AX5000-Servoverstärker in zweikanaliger Ausführung sind in verschiedenen Stromstärken von 2 x 1,5 A bis 2 x 6 A verfügbar. Hierbei handelt es sich um zwei voneinander getrennte Kanäle, die im Nennstrom an den jeweils angeschlossenen Motor angepasst werden können. Mit Hilfe der flexiblen Einstellmöglichkeit kann auch ein größerer Motor an ein zweikanaliges Gerät angeschlossen werden, wenn dabei der zweite Kanal einen kleineren Motor ansteuert. Berücksichtigt werden muss bei der Einstellung der zulässige Summenstrom des Gerätes. Das AX-Bridge-Schnellverbindungssy
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