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Die Bildverarbeitung revolutioniert die Montagetechnik. Ein weltweit akzeptierter Übertragungsstandard und zuverlässige Steckverbinder gehören dazu. Bild: Multi-Contact
Steckverbinder

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Schnelle Datenerfassung für Roboter

Text: Joachim Tatje für Multi-Contact
Ein Systemwechsel vollzieht sich: In der Montagezelle wird das Arbeitsumfeld des Roboters nicht mehr mittels einer Vielzahl von Sensoren überwacht, sondern von 3D-Kameras oder -Laserscannern. Die dabei anfallenden Datenmengen sind kein Job für den Feldbus – da muss Gigabit Ethernet Vision in die Bresche springen.

Derzeit vollzieht sich auf diesem Gebiet der Automatisierungstechnik ein Systemwechsel. Sorgten bislang beispielsweise bei der Türenmontage von Kraftfahrzeugen eine Vielzahl verschiedener Sensoren, wie kapazitive und induktive Näherungsschalter, für die Sondierung des Arbeitsfeldes der Roboter, erledigen das heute wenige 3D-Kameras oder -Laserscanner. Roboter und Montagetechnik in Verbindung mit der Bildverarbeitung werden zum wichtigen Bestandteil in der Fahrzeugtechnik. Das ist jedoch gleichzeitig eine Herausforderung an die Steckverbinder. Große Datenmengen müssen bei der Auswertung der Kamerabilder transportiert werden und dies mit Übertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s, um echtzeitfähig zu sein. Das ist kein Job für Feldbusse sondern für den Übertragungsstandard Ethernet. Inzwischen hat sich überall wo die digitale Bildverarbeitung die klassische Sensorik ablöst, GigE Vision als Schnittstellen-Standard etabliert. GigE Vision ermöglicht durch die hohe Bandbreite von 125 Mbit/s die Übertragung großer Bilder in Echtzeit.

Der Steckverbinderhersteller Multi-Contact entwickelte eine neue Familie von Gigabit Ethernet-Steckverbindern für Docking-Systeme, wie sie bei Robotern eingesetzt werden. Solche Werkzeugschnellwechselsysteme sind hochgenaue Kupplungssysteme zum präzisen und sicheren Werkzeugwechsel und bestehen aus einer roboterseitigen Multikupplungshälfte, in der Regel mehreren werkzeugseitigen Multikupplungshälften und den dazu passenden Werkzeugablagen. Neben dem automatischen Werkzeugwechsel am Roboter finden wir solche Dockingeinrichtungen auch in Prüfständen für den Getriebe-, Motoren- und Triebwerksbau.

Qualität für den rauen Industriebetrieb

Die GigaDock1-Steckverbinder von Multi-Contact werden gebrauchsfertig zur Montage in Dockingplatten und Werkzeugwechselsysteme geliefert. Sie können nach der Montage einfach mit einem Netzwerkkabel 8-polig M12, Ethernet ​CAT6A angeschlossen werden. Mit Patch-Kabeln können Entfernungen von bis zu 100 Metern überbrückt werden. Durch die Kompatibilität mit dem Ethernet-Standard sind die Anwender der Giga-Dock1-Steckverbinder auch für zukünftige Entwicklungen vorbereitet.

Manfred Müller ist als Produkt Manager verantwortlich für Fragen der Automation. Seine Vision: „Gegenwärtig reden wir noch von 1 Gbit/s Übertragungsrate, angepeilt sind 10 Gbit/s. Heute werden Türen und Klappen am bewegten Fahrzeug von Robotern montiert, in einer bisher nahezu unerreichten Positionierungs- und Wiederholgenauigkeit. Sichtbares Ergebnis ist die perfekte Parallelität der Kanten. Intelligente Bildverarbeitung macht es möglich.“ Auch die Radmontage erfolgt am bewegten Fahrzeug, hier weisen 3D-Laserscanner dem Montageroboter den Weg. Mit dem Einzug der Bildverarbeitung in die Montagehallen sind Verkabelungssysteme und Steckverbinder gefragt, die auch in der rauen Fabrikumgebung störungsfreien Betrieb garantieren. Das betrifft zum einen die EMV, aber auch mechanische Belastungen wie harte Stöße und Vibrationen. GigaDock1-Steckverbinder basieren auf der bewährten Multilam-Technik und erfüllen die anspruchsvollen Parameter bei weitem.

Flexibel durch Verbindungen

Parallel zur Bildverarbeitung vollzieht sich ein weiterer Trend zur flexiblen Produktion rasch wechselnder und kleinerer Stückzahlen. Der Automobilmarkt ist ein Beispiel dafür. In immer rascherer Folge werfen die Hersteller neue Modelle auf den Markt. Die Halbwertszeit von Fahrzeugmodellen verringert sich deutlich. Eine Konsequenz für die Autobauer: Immer mehr Modelle in ungeahnt vielen Varianten werden auf einer relativ kleinen Anzahl von Fertigungslinien gebaut. Damit die häufigeren Umbau- und Rüstvorgänge nicht zum Flaschenhals werden, müssen sie möglichst automatisch erfolgen.

Eine Fertigungslinie ist nichts anderes als die Verkettung vieler Einzelmodule. Jedes Modul muss mit Energie versorgt werden und kommuniziert mit der Fertigungssteuerung. Außerdem kommunizieren die Module untereinander. Damit sich die Module bei einem Umbau flexibel tauschen lassen, müssen die Verbindungen lösbar sein. Steckverbinder sind die beste Alternative zum Festanschluss und verkürzen die Rüstzeiten beträchtlich. Je nach Montageaufgabe holen sich die Roboter ihre Werkzeuge von einer Docking-Station. Steckverbinder in schwimmender Bauform sind hier vonnöten, damit beispielsweise Fluchtungstoleranzen ausgeglichen werden und sich Stecker und Buchse automatisch finden. Beim Wechsel geht es bisweilen auch mal ruppig zu.

Die Dockingplatten sind individuell bestückbar. Neben der mechanischen Verbindung werden gleichzeitig auch die Elemente für Informations- und Energiefluss gekoppelt. Je nach Einsatzgebiet sind Wechselsysteme mit Medienkupplungen, Elektro-Signalsteckern und Elektro-Leistungssteckverbindern ausrüstbar. Der Steckverbinderhersteller Multi-Contact hat technisch ausgereifte Stecklösungen für alle Medienarten im Programm. Neu hinzugekommen sind nun die GigaDock1-Steckverbinder. Wie die anderen Systeme für die Energieversorgung und den Datenverkehr, arbeiten auch sie nach tausenden von Steckvorgängen immer noch zuverlässig und störungsfrei.

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