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Ultraschallschweißen

Auf der sicheren Seite

Wirtschaftlich und universell einsetzbar, aber trotzdem leistungsfähig und mit modernsten Sicherheitsfunktionen ausgestattet – das waren die Anforderungen der Telsonic AG an ihre neue Steuerung. Auf Basis des X20-Systems und der SafeLOGIC-X von B&R hat der Spezialist für Ultraschallschweißen jetzt die TCS5 auf den Markt gebracht, die all diese Merkmale vereint. Die Offenheit und gute Vernetzbarkeit der B&R-Technik sorgen dafür, dass die neue Steuerung problemlos Daten mit anderen Systemen austauschen kann.

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Dem Einsatz von Ultraschall sind in industriellen Anwendungen kaum Grenzen gesetzt. Ob nun eine Fahrzeugrückleuchte mit dem Grundkörper wasserdicht verbunden werden soll oder eine Getränkeverpackung versiegelt werden muss – das Schweizer Unternehmen kann die passende Lösung mit ihren leistungsfähigen Ultraschallgeneratoren und maßgeschneiderten Sonotroden realisieren. Neben dem bewährten longitudinalen Schweissverfahren bietet Telsonic zusätzlich die einzigartigen und patentierten Verfahren SONIQTWIST und PowerWheel.

Bislang wurde bei der Ansteuerung der Kernkomponenten des Ultraschallsystems auf eine Embedded-Hardware gesetzt, die vor über 15 Jahren in Eigenregie entwickelt wurde. „Zum damaligen Zeitpunkt gab es keine Alternative, die unsere Kosten- und Leistungsvorgaben erfüllen konnte“, sagt Peter Solenthaler, Leiter Forschung & Innovation bei der Telsonic AG. Zudem konnte damals keine SPS die geforderte Zykluszeit von maximal einer Millisekunde einhalten.

1 ms Zykluszeit? Kein Problem!

Das hat sich inzwischen grundlegend geändert. So ist für B&R-Steuerungen die Einhaltung einer Zykluszeit von einer Millisekunde, wie sie für die präzise Ansteuerung der schnellen Ultraschallgeneratoren und der in das Werkstück eingebrachten Schweißenergie benötigt werden, kein Problem. „Besonders positiv ist dabei zu vermerken, dass sich die Tasks bei der B&R-Lösung klar priorisieren lassen“, sagt Solenthaler.

Aber nicht nur deshalb haben sich die Verantwortlichen Anfang 2013 für eine Steuerung aus dem X20-System von B&R entschieden. „Die Anforderungen an die Sicherheitstechnik – gerade was unsere Cut&Seal-Pressen angeht – wie auch an die Dokumentation und Rückverfolgbarkeit des Schweißprozesses haben in den letzten Jahren deutlich zugenommen“, sagt Solenthaler.

Telsonic_operator safety
Die integrierte Sicherheitstechnik von B&R garantiert die Unversehrtheit der Bediener und ist auch bei kostensensitiven Anwendungen einsetzbar. (Quelle: Boris Adolf).
 

Die torsional gesteuerte Präzisionspresse TPS3000 von Telsonic ist für große Schweißobjekte konzipiert und bringt eine Schweißkraft von 3.000 N bei 6.500 Watt Leistung und einer Frequenz von 20 kHz auf. Die Steuerung basiert auf dem X20-System von B&R. (Quelle: Telsonic)
Telsonic_Ultrasonic welding machine

SafeLOGIC-X spart Kosten

Diese hohen Anforderungen lassen sich mit dem X20-System in Verbindung mit der softwarebasierten Sicherheitssteuerung SafeLOGIC-X besonders wirtschaftlich erfüllen. „Für uns ist diese Lösung auch wesentlich kostengünstiger, weil wir keine eigene Hardware zertifizieren, pflegen und weiterentwickeln mussten. Das hat B&R für uns übernommen“, sagt Solenthaler.

Der Ultraschallspezialist profitiert in besonderem Maße vom modularen Aufbau und der Durchgängigkeit des Steuerungs- und I/O-Systems von B&R, weil die von Telsonic realisierten Anlagen nur im Kern weitgehend gleich aufgebaut sind, sonst aber an die individuellen Anforderungen der Anwendung und des Anwenders angepasst werden müssen. „Eine Anbindung von Komponenten wie X-Y-Achsen oder diversen Klemm-, Zuführ- und anderen Systemen ist damit schnell implementiert“, sagt Solenthaler. „Dabei spielt auch die durchgängige Entwicklungsumgebung Automation Studio eine zentrale Rolle.“

Das umfangreiche Spektrum des X20-Systems an Bus Controllern und Standardschnittstellen gestattet es dem Unternehmen zudem, die neue Steuerung mit geringem Aufwand an übergeordnete Maschinensteuerungen oder ERP-Systeme anzubinden und dabei große Datenmengen auszutauschen.

„Besonders gerne greifen wir für die Vernetzung unserer Anlagen auf POWERLINK zurück, weil B&R dem Open-Source-Gedanken folgt und wir so einen branchenweit einmalig offenen und damit zukunftsfähigen Echtzeit-Ethernet-Standard zur Verfügung haben, der es uns erleichtert, die Kosten der Gesamtlösung niedrig zu halten.“ Peter Solenthaler, Leiter Forschung & Innovation bei der Telsonic AG

Einmalig offen und zukunftsfähig

„Besonders gerne greifen wir für die Vernetzung unserer Anlagen auf POWERLINK zurück, weil B&R dem Open-Source-Gedanken folgt und wir so einen branchenweit einmalig offenen und damit zukunftsfähigen Echtzeit-Ethernet-Standard zur Verfügung haben, der es uns erleichtert, die Kosten der Gesamtlösung niedrig zu halten“, sagt Solenthaler.

Aufgrund der Zukunftsfähigkeit und Flexibilität haben sich die Verantwortlichen bei Telsonic auch beim Betriebssystem der Visualisierungsplattform für eine Open-Source-Variante entschieden: Debian mit VNC-Client. Über Ethernet kommuniziert das an einem Tragarm montierte HMI mit der X20-Steuerung, auf der auch die Visualisierungsanwendung ausgeführt wird.

Das hat den Vorteil, dass bei Ausfall des Bildschirms jeder beliebige PC mit installiertem VNC-Client an die Steuerung gehängt und sofort weitergearbeitet werden kann.

Telsonic_ultrasonic welding of metal and plastic

Wirtschaftlich, flexibel und effizient

Aufgrund des Einsatzes der softwarebasierten Sicherheitssteuerung SafeLOGIC-X und der Open-Source-Lösungen ist die Telsonic TCS5 Steuerung wirtschaftlich und zukunftsfähig. Der modulare Aufbau und ein großes Spektrum an unterstützten Kommunikationsstandards ermöglichen es, die neue Steuerung auch dank der durchgängigen Engineering-Umgebung Automation Studio schnell und mit geringem Aufwand an die individuellen Anforderungen der Anwendung und des Endkunden anzupassen. „Bei B&R bekommen wir und unser Endkunde einfach etwas für unser Geld“, sagt Solenthaler.

Die Einsatzmöglichkeiten des Ultraschallschweißens sind breit gefächert. Sie reichen vom Sieben und Reinigen über das schonende Schneiden von Lebensmitteln bis hin zum Metall- und Kunststoffschweißen. Die neue Telsonic-Steuerung lässt sich aufgrund des modularen Aufbaus des X20-Systems problemlos an jeden dieser Anwendungsfälle anpassen. (Quelle: Boris Adolf)

POWERLINK

POWERLINK ist der erste und einzige industrietaugliche Echtzeit-Ethernet-Standard, der alle Aspekte einer Open-Source-Software erfüllt. Es wurde für die leichte Portierbarkeit auf beliebige Hardwareplattformen und Betriebssysteme entwickelt. Ein wichtiger Aspekt ist auch die Verfügbarkeit unter einer BSD-Lizenz, die Systementwicklern die vollen Rechte an der Software gibt und POWERLINK zum einzigen wirklich herstellerunabhängigen, ethernetbasierten industriellen Kommunikationsstandard macht.

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