Anforderungen und Funktionen eines I4.0 Spannmittels exemplarisch am Modell Aufspannturm

Abstract

Im heutigen industriellen Umfeld steigen die Anforderungen an flexible Fertigungssysteme und deren Komponenten. Die Wahl der M2M-Kommunikation und der Vernetzung von I4.0 Komponenten untereinander mit einem einheitlichen, plattformunabhängigen Kommunikationsstandard ist ein zentraler Aspekt von Industrie 4.0 und der Abbildung von Cyber-physischen Systemen (CPS). Durch die Schaffung von Verwaltungsschalen lassen sich Funktionen, Identifikation und Informationen von Komponenten eindeutig festlegen und machen diese nach außen für einen Benutzer verfügbar. Dabei werden bewusst Querverbindungen zwischen I4.0 Komponenten geschaffen. Mit OPC Unified Architecture als Kommunikationsstandard, welcher einen herstellerunabhängigen Austausch von Daten gewährleistet, können Informationen oder Dienste in der benötigten Semantik präsentiert werden. Neben der Werkzeugmaschine können diese Anforderungen auch für intelligente Spannmittel, wie in dieser Arbeit exemplarisch am Modell Aufspannturm analysiert, behandelt werden. Das Modell Spannturm I4.0 kann mit drei unterschiedlichen Spannmitteln (magnetisch, hydraulisch und pneumatisch) ausgestattet werden. Dabei werden als Grundmodule Nullpunktspannsysteme verwendet. Die zugehörige Versorgung wird zentral im Spannturm oder durch externe Module in der Werkzeugmaschine gewährleistet. Sensoren für Belastung, Temperatur und Schwingungen überwachen das Gesamtsystem. Alle Informationen werden in einer Recheneinheit im Spannturm verarbeitet und durch eine Verwaltungsschale nach außen verfügbar gemacht. Die mögliche Integration in eine Werkzeugmaschine, Nutzung eines intuitiven User-Interfaces und ein Standalone-Betrieb werden ebenfalls in dieser Arbeit behandelt. Mittels UAModeler von Unified Automation wird abschließend ein Gesamtmodell konfiguriert, dass einem User die Möglichkeit bietet, seinen individuellen Spannturm mit entsprechender Peripherie festzulegen und zu instanziieren. Je nach Konfiguration sind im Adressraum Variablen und Methoden für den Benutzer verfügbar.

In today's industrials environment requirements for flexible manufacturing systems and components are continuously increasing. The election of M2M-communication and the connection between I4.0 components among each other with an consistent, platform-independent communication-standard is a key aspect of Industrie 4.0 and illustration of Cyber-physical Systems(CPS). By surrounding objects with an administration shell, functions, identifiation and informations can be precisely specified and make them available for an user. I4.0 components are aware using cross connections with each other. With OPC Unified Architecture as communication-standard, there can be a vandor-independent exchange of informations ensured. Data and services are presented to the user in the right semantics. Beside tool machines, these requirements can also be analysed and treated by intelligent clamping systems exemplary of the model tombstone, which this master thesis contains of. The model tombstone I4.0 can be equipped with three different clamping systems (magnetic, hydraulic and pneumatic). The base modul's are zero-point-systems by Schunk. The supply lines are in the center of the tombstone and through external modules in the tool machine guaranteed. Sensor's for stress, temperature and vibrations are monitoring the system. All information's are collected in a computing unit inside the tombstone and available for the user through the administration shell. The possibilities for the integration in a tool machine, usage of an user-interface and a standalone-service are also explained in this master thesis. With the program UaModeler from Unified Automation a final complete model is configurated and can be instantiated, to present the user the possibility to specify his own tombstone with relevant periphery. Depending on configurations, there are in the adressspace different variables and methods for the user available.