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DER KONSTRUKTEUR 11/2016

DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK MIT VOLLGAS IN DIE ZUKUNFT Detlef Zienert Wasserstoff als saubere Energiequelle der Zukunft? Dafür müsste die Brennstoffzelle serienreif werden. Dazu gehört auch das automatische Prüfen im Sekundentakt. Dank IO-Link wird ein Prüfanlagen-Demonstrator mit über 90 schaltenden Sensoren schnell und platzsparend aufgebaut. SPECIAL Um Brennstoffzellen marktfähig, also reproduzierbar und kostengünstig sowie in gesicherter, hoher Qualität herstellen zu können, sind automatisierte und hochpräzise Fertigungs- und Kontrollverfahren erforderlich. Ein automatisiertes Prüfverfahren wurde jetzt in Form eines Demonstrators realisiert. Der Solinger Sondermaschinenbauer P+K Maschinen und Anlagenbau hat die Anlage im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojekts mit Fördermitteln des Bundes konstruiert und gebaut. „Dank IO-Link konnten wir die Anlage in rekordverdächtiger Zeit einfach und platzsparend installieren“, schildert Peter Kronenberg, Geschäftsführer von P+K. Projektpartner waren das Zentrum für Brennstoffzellentechnik (ZBT), die Intelligent Solutions GmbH (divis) sowie die Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V (Gfal). Autor: Dr. Detlef Zienert, Balluff GmbH, Neuhausen Aufgabe der Prüfanlage ist es, in einem einzigen kompakten Aufbau durch spezielle Bildaufnahmetechnik und -verarbeitung relevante Fertigungsfehler wie Haarrisse, Grate und Löcher an den Bipolarplatten zu erkennen und die Verwendung defekter Ausschussprodukte auszuschließen. Darüber hinaus soll der Demonstrator durch eine systematische, kontinuierliche Datenauswertung und Informationsrückkopplung helfen, den Spritzgießprozess permanent zu über wachen und die Spritzgießparameter laufend zu optimieren, sodass im späteren industriellen Herstellungsprozess eine Null-Fehlerrate erreicht wird. Diese anspruchsvolle Prüfaufgabe ist in einer Zeitspanne zu bewältigen, die unterhalb des Prozesstaktes der Fertigung liegt. „Auf das Thema IO-Link sind wir über unseren Außendienstler Frank Rüger von Balluff gekommen“, berichtet Peter Kronenberg. „Wir haben ihm erzählt, was wir vorhaben. Er sagte, IO-Link sei an dieser Stelle genau das Richtige, wenn man gleichzeitig Zustände erfassen, Daten auslesen sowie Motoren und Ventile ansteuern und dabei noch erheblich Zeit bei Installation und Inbetriebnahme sparen will.“ 94 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

01 KEL-FG 01 In zwei Inspektionskammern werden die Bipolarplatten von Digitalkameras fotografiert 02 Die Zuordnung der Fotos zu den Bipolarplatten erfolgt über die mit einem RFID-Chip gekennzeichneten Werkstückträger 02 IO-Link ist eine universell einsetzbare I/O-Schnittstelle unterhalb der Bussysteme, die zu sämtlichen Feldbussen kompatibel ist. Als digitale und bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung schafft IO-Link einen leistungsfähigen Kommunikationskanal bis auf Aktor- und Sensorebene. DIE SPREU VOM WEIZEN TRENNEN ÜBER 90 SCHALTENDE SENSOREN UND DIE MASCHINE MACHT TROTZDEM EINEN VERKABELUNGSTECHNISCH ÜBERSICHTLICHEN EINDRUCK Der von P+K entwickelte Demonstrator einer Prüfanlage für Bipolarplatten ist eine kompakte Maschine, die am Boden gerade einmal 3,7 mal 1,7 und in der Höhe etwa 2 m misst. Im operativen Einsatz ist sie über ein Förderband direkt mit der Spritzgießmaschine verbunden. Über dieses gelangen die Bipolarplatten, die zu 70 % aus Kunststoff und zu 30 % aus Kohlenstoff bestehen, nach dem Spritzgießvorgang zur Prüfeinrichtung. Nachdem Näherungsschalter ihre Ankunft gemeldet haben, saugt ein spezielles Dreiachshandling sie mittels Venturidüsen an, um sie dann auf mit RFID-Tags gekennzeichnete Werkstückträger zu transferieren. Von dort werden sie mittels Elektrozylindern mit einer Taktrate von 4, 2 s auf die jeweils nächste Position geschoben. Dies geschieht im Demonstrator in vorgegebener Reihenfolge, um die Zuordnung ihrer Identität sicherzustellen. Im späteren praktischen Betrieb erhält jede Platte auf ihrer Oberkante eine individuelle Markierung mittels eines Lasers. Die nächste Station ist dann auch schon die erste Inspektionskammer, in der zwei Kameras von der Kühlseite jeweils zwei Bilder sowohl unter „Hellfeld-“ als auch unter „Dunkelfeldbeleuchtung“ aufnehmen, um dann nach dem Wenden der Bipolarplatten durch einen Teilbare90° Kabeleinführung für Leitungen mit Stecker Garantieerhaltkonfektionierter Leitungen Nachrüstungen,Servicearbeiten einfach durchführbar Geschützte 90°Einführung Schnelle Montage Hohe Packungsdichte Ideal für Kabelschutzschläuche Zugentlastung gem. EN 62444 Vibrationssicher Sehr hohe Stabilität ISO 4892-2A Zugentlastung EN 62444 PREMIEREAUF DERSPS IPCDRIVES! Halle 9|Stand 9-568 Halle 5|Stand5-421 ©2016 .icotekGmbH