Die Roboter der X6-Generation von b+m ermöglichen eine sehr hohe Lackierqualität und sind zudem besonders kompakt sowie wartungsfreundlich aufgebaut. (Quelle: Beckhoff)
„Eine komplette Lackieranlage reicht für uns von der Zuführung des Rohteils bis zur Abnahme des fertig lackierten Bauteils. Dazu zählt alles von der Angebotserstellung über das Detail-Engineering bis hin zu Inbetriebnahme und Einfahren der Anlage“, umreißt Bernd Käsmann, Leiter Anwendungstechnik Applikation von b+m, das Angebotsspektrum seines Unternehmens. „Kernkompetenz ist die Applikationstechnik, wofür wir mit einer hohen Fertigungstiefe vom Zerstäuber über die Robotik und Dosiertechnik bis hin zur Farbversorgung eigene Lösungen entwickeln.“ Anwendungsschwerpunkte der Lackieranlagen finden sich in der Automobilindustrie, bei Nutzfahrzeugen sowie in der Luftfahrtindustrie.
Ein wichtiges Element im Rahmen der Applikationstechnik ist der Roboter mit dem Lackzerstäuber, zum Beispiel Lackierroboter der Serien T1 X6 und T2 X6. Bei diesen handelt es sich um 6-Achs-Knickarmroboter mit Hollow-wrist (Hohlhandgelenk) für die interne Medienzuführung an den Zerstäuber. Die größere Ausführung, der T1 X6, kommt insbesondere in Kfz-Kunststoff-Lackieranlagen zum Einsatz, der kleinere T2 X6 eignet sich vor allem für begrenzte Lackierbereiche oder durch den Prozess vorgegebene Montagepositionen. Das komplette Roboterkonzept ist laut B. Käsmann auf die Anforderungen des Lackierbereichs zugeschnitten. Für den Einsatz im Ex-Bereich müssen diverse Richtlinien, zum Beispiel Atex, eingehalten werden. Um dies zu erfüllen, werden unter anderem überdruckgekapselte Gehäuse (Ex p) verwendet.
Eigensichere Signale nahtlos in Steuerungstechnik integriert
Bei der neuen Robotergeneration X6 ergeben sich nicht zuletzt durch die IP67-IO-Module der EP- und EPX-Serie von Beckhoff Vorteile sowohl aus Entwickler- als auch aus Anwendersicht. B. Käsmann verdeutlicht: „Bei den Vorgängermodellen war das Kabelführungssystem nicht klar definiert, sodass wir uns schon zu Beginn konkret festlegen mussten, welche Medien, Schläuche oder Kabel vom Roboter weggeführt werden müssen. Mit den direkt im Roboterinneren installierten EtherCAT-Box-Modulen der EPX- und auch der EP-Serie konnte dieser Aufwand deutlich reduziert werden. Und das passt sehr gut zur Gesamtkonzeption, denn die X6-Generation zeichnet sich besonders durch ihre Wartungsfreundlichkeit und die hohe Anlagenverfügbarkeit aus.“ Die konkreten Vorteile der EPX-Module fasst er folgendermaßen zusammen: „Die größte Einsparung entsteht durch die reduzierte Anzahl an Leitungen, die vom Roboter zu Applikationsschränken geführt werden müssen. Das bedeutet eine deutliche Platzersparnis im Schlauchpaket. Hinzu kommen die vereinfachte und zentrale Installation sowie der wartungsfreundliche Gesamtaufbau.“
Ausgangspunkt für den Einsatz der EPX-Module bei den Lackierrobotern war die Anforderung, auf kleinem Bauraum eine IP67- IO-Ebene mit implementierter Eigensicherheit zu realisieren. Beim Lackierroboter T2 X6 wurde dies beispielsweise mit vier EtherCAT-Box-Modulen EPX1058 (8-Kanal-Digital-Eingang) und je nach Ausstattung einer oder mehreren EtherCAT-Box-Modulen EPX3158 (8-Kanal-Analog-Eingang) umgesetzt. Beide IO-Box-Module erlauben den direkten Anschluss eigensicherer Feldgeräte aus explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 0/20 und 1/21.
Zur Entwicklung der EPX-Module erläutert Andres Oetken, Branchenmanagement Prozessindustrie bei Beckhoff: „Die Idee zu IP67-IO-Modulen für die Integration eigensicherer Signale gab es bei Beckhoff schon seit einiger Zeit. In Zusammenhang mit dem Roboterprojekt von b+m wurde dann die erste Umsetzung realisiert.“ Ausgangspunkt, so B. Käsmann, waren Optimierungen der Einbauten der X6-Robotergeneration, die sich aus dem Kunden-Feedback zur Vorgängergeneration ergeben hatten. Zudem sollten die bislang per Einzelverdrahtung erfassten digitalen und analogen Signale durchgängig über EtherCAT eingebunden werden, da hierdurch viel Material und Platz eingespart werden konnten: „Es wurden unter anderem sämtliche Ventile im Roboter auf eine EtherCAT-basierte Ansteuerung umgestellt, ebenso wie die bis zu 40 prozesstechnischen Sensoren im Prozessarm des Roboters. Dabei handelt es sich in erster Linie um Digitalsensoren, wie Positionsgeber und Drehimpulsgeber, sowie um Drucksensoren vor und nach der Lackierpumpe. Zuvor waren all diese Sensoren über einzelne Kabel angebunden, die außen am Roboter entlang und aus dem Ex-Bereich heraus bis in die Applikationsschränke geführt wurden. Die Schlauchpakete konnten dadurch sehr große Durchmesser annehmen. Bei dem gewünschten Querschnitt wären für alle Leitungen sowie die medien- und luftführenden Schläuche zwei Schlauchpakete erforderlich gewesen. Und das konnte durch die EtherCAT-fähige Sensorik mit ihrem entsprechend minimierten Verdrahtungsaufwand vermieden werden.“