BEZSTYKOWA WYMIANA NARZĘDZI I INTERFEJS IO-LINK, CZYLI SPRZĘGŁA INDUKCYJNE W FABRYCE FORDA

Wycofywanie produktów stymuluje wdrażanie innowacji. Świadczą o tym zmiany, które zaszły w fabryce Forda w Kolonii, w której 17 mobilnych palet GEO obsługuje linię spawalniczą. Do tej pory zasilanie i przesył danych odbywał się za pośrednictwem podatnych na usterki połączeń wtykowych, natomiast obecnie proces ten realizowany jest przy użyciu sprzęgieł indukcyjnych, które pozwalają bezprzewodowo zrealizować wspomnianą funkcję. Testy z użyciem pustej palety dowiodły, że zastosowanie bezprzewodowej technologii pozwala całkowicie wyeliminować problemy mechaniczne i zwiększyć efektywność produkcji.
Dla firmy Ford jest to wystarczający powód, aby w przyszłości wyposażać linie produkcyjne w nieulegające zużyciu sprzęgła indukcyjne wyposażone w interfejs IO-Link. Gwarantuje to stabilność procesorów i wydłuża czas gotowości urządzeń do pracy. Ponadto zastosowanie interfejsu IO-Link wpisuje się w założenia Przemysłu 4.0 i znacząco ułatwia kontrolę linii produkcyjnych. W przemyśle motoryzacyjnym mamy do czynienia z dużą złożonością procesów, jak i samych linii produkcyjnych. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów firma Balluff oferuje innowacyjne, „szyte na miarę", rozwiązania które często pozwalają zrewolucjonizować cały proces - i tak właśnie stało się w przypadku fabryki Forda.
Efektywna zmiana złączy na sprzęgła indukcyjne Balluff
Jeszcze niedawno do realizacji procesu w obrębie zautomatyzowanych linii spawalniczych w fabryce Forda, wymagane było zastosowanie mechanicznych połączeń, które pozwalały 17 paletom GEO wykonywać ruch obrotowy. Każda z nich oprócz wyspy zaworowej zawierała szereg urządzeń, które gwarantowały podłączenie do nadrzędnego systemu sterowania ze sterownikiem PLC. Sworznie pozycjonujące gwarantowały, że położenia układów pneumatycznych i elektrycznych przenośnej palety i stacji bazowej pokrywają się ze sobą. Doprowadzane sprężone powietrze zaciska obrabiany element. Okrągłe złącze dostarcza zasilanie i dane.
W 2014 roku producent dotychczas stosowanych złączy, wycofał z oferty elektryczny moduł stykowy i rozpoczęto poszukiwania odpowiedniego produktu zastępczego. Wymiana na porównywalny produkt konkurencji była niemożliwa, ale firma Ford była otwarta na innowacyjne rozwiązania niemechaniczne. Firmy Ford i Balluff od lat utrzymują bliskie relacje partnerskie. Gdy dowiedzieliśmy się o problemie, natychmiast zaproponowaliśmy nasze rozwiązanie: sprzęgła indukcyjne z interfejsem IO-Link — wspomina Ulrich Balwanz, kierownik ds. kluczowych klientów z branży motoryzacyjnej w firmie Balluff – Ich zalety to przede wszystkim bezstykowe zasilanie i przesył danych przez szczelinę powietrzną. Koniec ze zużyciem mechanicznym lub uszkodzeniami przewodów; sprzęgła indukcyjne są łatwe i szybkie w montażu oraz całkowicie bezserwisowe. Zastosowanie interfejsu IO-Link stwarza nowe możliwości w obszarze diagnostyki i parametryzacji współpracujących urządzeń. Elementy wykonawcze i czujniki są podłączone do Mastera IO-Link za pomocą standardowego przewodu ze złączami M12. „Empowered by IO-Link" oznacza, że sprzęgło indukcyjne jest gotowe do komunikowania się dosłownie w chwili wyjęcia z opakowania.

Testy sprzęgła indukcyjnego Balluff BIC przebiegły pomyślnie
Testowaliśmy alternatywne systemy i dostawców, jednak końcowa analiza wskazała na sprzęgła z interfejsem IO-Link firmy Balluff z powodu wysokiej niezawodności i wytrzymałości — twierdzi Michel Dang, inżynier technologii produkcji w firmie Ford. W celu sprawdzenia możliwości przetwarzania danych nowych systemów, firma Ford najpierw wyposażyła jedną paletę i stację dokującą w sprzęgła indukcyjne, moduł rozszerzeń oraz Master IO-Link w odpowiedniej stacji dokującej. Po trwającym miesiąc okresie testowym oraz nawet 3000 cyklach dokowania dziennie system nie wykrył ani jednego błędu sygnału diagnostycznego. Był to bardzo silny argument za podjęciem decyzji o dalszej rozbudowie systemu — dodaje Michel Dang.
W międzyczasie linia spawalnicza została w pełni wyposażona w system sprzęgieł indukcyjnych firmy Balluff, obejmując wszystkie 17 mobilnych palet GEO. Dopiero po nawiązaniu połączenia ze stacją dokującą i wykryciu prawidłowego osadzenia i bezpiecznego zaciśnięcia obrabianego elementu, robot spawalniczy otrzymuje zezwolenie na rozpoczęcie pracy. Procedura ta jest powtarzana tysiące razy w każdej stacji, a bezprzewodowe sprzęgła indukcyjne zapewniają jej bezproblemową realizację. Wprowadzenie systemu spowodowało, że w 2017 roku nowy Ford Fiesta zjeżdżał z linii produkcyjnej w zakładzie w Kolonii z częstotliwością wynoszącą 2 samochody co 68 sekund. Sprzęgła indukcyjne firmy Balluff wykazały odporność na trudne warunki przemysłowe. Obecnie planujemy zastosować system w dodatkowej linii spawalniczej wyposażonej w 21 palet GEO — twierdzi Michel Dang.

Tekst pola wyjaśnienia:
Bezstykowe, szybkie i niezawodne: Sprzęgła indukcyjne BIC

Wiele powodów i liczne obszary zastosowań przemawiają za stosowaniem bezstykowego przesyłu danych i zasilania. Zasada funkcjonowania jest zadziwiająco prosta: kiedy aktywne powierzchnie obu elementów (bazowego – element stały i zdalnego – element przenośny) sprzęgła indukcyjnego są ustawione naprzeciw siebie, element stały generuje zasilanie (12 V/500 mA) dla modułu przenośnego (zasilona cewka wytwarza pole elektromagnetyczne). W efekcie następuje przesył danych.
Dwukierunkowy system BIC firmy Balluff wykorzystuje interfejs IO-Link, umożliwiając równoczesne sterowanie elementami wykonawczymi i zbieranie sygnałów z czujników za pośrednictwem koncentratora sygnałów I/O. Warto zauważyć, że z punktu widzenia infrastruktury systemu sprzęgło indukcyjne jest elementem niewidocznym i traktowane jest jako połączenie przewodowe, a instalacja oparta jest o zasadę plug-and-play. Uruchomienie systemu BIC nie wymaga konfiguracji ani integracji.