Aanzienlijk meer capaciteit dankzij intelligent transportsysteem

Ook voor technologieleveranciers is automatisering topprioriteit. Beckhoffs eigen productieafdeling ontwikkelde een systeem dat ongeveer 10.000 I/O-klemmen per shift volledig automatisch kan programmeren, afstellen en testen. Een flinke boost in snelheid en flexibiliteit, die onder meer mogelijk werd door het intelligente XPlanar transportsysteem. Op die manier kan de productie-output groeien met het bestaande personeelsbestand en binnen de beschikbare ruimte. 

“Gelijke tred houden met de groei die Beckhoff jaar na jaar weet te realiseren.” Dit was en is nog steeds de uitdaging voor Michael Golz, hoofd van de afdeling demosystemen. Golz en zijn team herbekeken het systeem voor de eindcontrole van I/O-klemmen volledig – met de XPlanar als transportsysteem, speciaal ontwikkelde firmware-programmeerapparaten en teststations met universele testkasten. “Gemiddeld verlaat elke drie seconden een volledig geteste I/O-klem die geprogrammeerd werd met de juiste firmware het systeem, ongeacht het type klem en de volgorde waarin ze worden geleverd.” Op dit moment kunnen meer dan 200 verschillende soorten klemmen op het systeem worden geprogrammeerd en getest. Ook het aantal verschillende types in het systeem heeft geen enkele invloed op het productietempo van 10.000 klemmen per shift.

Een sterk staaltje techniek, vooral als je kijkt hoeveel tijd elke afzonderlijke component vraagt. “Het kan tot dertig seconden duren voordat de firmware is geïnstalleerd en alle analoge kanalen ingesteld zijn”, legt Stefan Engelke uit, die samen met zijn team de testkasten heeft ontwikkeld en geprogrammeerd. De oplossing ligt in de parallellisatie en scheiding van de installatie van de firmware aan de ene kant en de functietests aan de andere kant. Op zich is dit nog geen baanbrekend idee; de innovatie schuilt in het systematisch gebruik van de vrijheidsgraden van de XPlanar voor de gehele interne logistiek en invoer van de klemmen naar de werkstations. 

Door de vrije 2D-beweging van de producten is het irrelevant of een enkele busklem tien seconden of één minuut in een testsysteem moet doorbrengen. De resterende movers gaan gewoon langs de bezette stations naar het volgende vrije station. Dit betekent dat de totale output van het systeem niet beïnvloed wordt door individuele vertragingen.

“De interface en de lay-out van het systeem maken toekomstige uitbreidingen mogelijk zonder grote verbouwingswerkzaamheden”, benadrukt Daniel Golz, die verantwoordelijk is voor het mechanische ontwerp van het systeem en de specifieke details voor het contact met de klem. XPlanar maakt machines modulair en vereenvoudigt tegelijkertijd de mechanica. Zo maken de programmeerstations gebruik van XPlanar’s XY-precisiepositionering. Daarom kunnen programmeerapparaten onmiddellijk na het bereiken van de exacte positie de pennen op de aansluitcontacten laten zakken en beginnen met het laden van de firmware. Op de teststations vermindert een ander kenmerk van XPlanar de ontwerpwerkzaamheden: de variabele vluchthoogte. Het voordeel hiervan is dat alle contacten vrij toegankelijk en bereikbaar zijn. 

Na de test wordt de klem in omgekeerde volgorde weer op de mover geplaatst. Die mogelijkheid om de movers 180° te draaien is interessant. “Het heeft de mechanische complexiteit aanzienlijk verminderd en een ruimtebesparende configuratie van het testsysteem en het programmeerapparaat aan beide zijden mogelijk gemaakt.”

De complete meet- en testtechnologie is gebaseerd op Beckhoff-technologie, met name op de nauwkeurige meetklemmen uit de ELM-serie. Omdat de testkasten gemonteerd worden in mobiele kasten en door middel van een stekkerverbinding aan het systeem gekoppeld worden, kunnen de testkasten snel vervangen worden zonder het hele systeem uit te schakelen. 

Als een testsysteem een afwijking op een klem constateert, wordt dit via de individuele Beckhoff Identificatie Code van de klem geregistreerd, terwijl het testsysteem de klem terugstuurt voor herconfiguratie. Wanneer foutmeldingen zich opstapelen in een programmeerapparaat of testsysteem, wijst dit op een storing. “In dat geval wordt de tester aan het systeem gemeld als niet beschikbaar en wordt deze positie niet meer benaderd vooraleer de tester werd onderzocht en eventueel vervangen”, aldus Ulrich Brockhaus, die verantwoordelijk is voor de systeemprogrammering.

Het systeem is een uitstekend voorbeeld van hoe PC-gebaseerde besturing gebruikt kan worden om een grote verscheidenheid aan taken en functies uit te voeren. Naast een C6670 industriële server met besturingskast, die de 33 movers op de 100 tegels coördineert, besturen in totaal tien C6032 ultracompacte industriële pc’s de andere systeemcomponenten. De delta robots zijn geautomatiseerd met het AX8000 meerassig servosysteem en AM8000 servomotoren. De volledige veiligheidstechnologie is geïmplementeerd met TwinSAFE. TwinCAT Vision registreert de DataMatrix-codes. In elk van de vier testkasten zijn ongeveer 40 EtherCAT meetklemmen uit de ELM-serie geïnstalleerd. Daarnaast wordt een groot aantal EtherCAT-klemmen uit de EL-serie gebruikt. Michael Golz zegt: “PC-gebaseerde besturing heeft bij dit project veel dingen vergemakkelijkt en biedt ons de mogelijkheid om verder uit te breiden.” ■ 

Testopstelling profiteert van vier XPlanar eigenschappen
- De 2D-productbewegingen individualiseren het transport van de klemmen en vergemakkelijken parallelle verwerking in de programmering en teststations.
- XY-precisiepositionering betekent dat er geen handling nodig is van het systeem bij de programmeringsstations.
- De verplaatsing van de busklem met behulp van de Z-beweging (heffen/neerlaten) vervangt complexe mechanica in de teststations.
- 360° rotatie maakt de spiegelsymmetrische opstelling van het systeem mogelijk.