Danfoss - Gedigitaliseerde productielijn
Flexibiliteit vanaf het begin
IO-Link voor optimalisatie slag in de productie
Danfoss en ifm electronic werken succesvol samen om innovatieve automatiseringsoplossingen te promoten. Een voorbeeld van dit partnerschap is de succesvolle digitalisering van een nieuwe productielijn waarop robotgestuurde onboard-oplaadstations voor elektrische voertuigen worden geassembleerd.
Danfoss is een Deens familiebedrijf dat werd opgericht in 1933 en vandaag de dag wereldwijd actief is met productiefaciliteiten in meer dan 100 landen. In de vestiging in Nordborg produceert Danfoss krachtige onboard-laadsystemen voor onder andere elektrische vrachtwagens en bouwmachines.
Mia Parsberg Brumvig, hoofd Operations bij Editron Danfoss, legt uit: "Hier in Nordborg produceren we de ED3, een onboard- laad-systemen voor off-highway en on-highway machines. Het is een 3-in-1 oplossing met de speciale eigenschap dat het 44 kilowatt levert, vergeleken met de meeste andere oplossingen op de markt met slechts 22 kilowatt. Vergeleken met andere onboard-laders halveert onze 44-kilowatt wisselstroomlader de oplaadtijd. Onze ED3 heeft ook een 44 kW DC/DC- en DC/AC-omvormer om bijvoorbeeld hulpmiddelen op het laadvlak van de vrachtwagen of bouwmachines van stroom te voorzien."
Afbeelding 1: De IO-Link-module op de hijsinrichting wordt gebruikt om alle sensoren en actuatoren aan te sluiten. De communicatie met het besturingssysteem verloopt via Profinet.
Afbeelding 2: Optische afstandssensoren en cilindersensoren op de hefinrichting zorgen voor een exacte positionering.
Afbeelding 3: De volledig gemonteerde ED3 onboard-lader.
Uitdagingen bij het opzetten van de productielijn
Bij het plannen van een nieuwe productielijn voor de onboord-laders stond Danfoss voor een aantal uitdagingen om een toekomstbestendige oplossing te vinden.
"De aanvankelijke planning van de productie-installatie was een beetje lastig, omdat het product nog niet volledig ontwikkeld was," legt Karsten Fibiger, Production Engineer bij Danfoss, uit. "Daarom moest ik buiten de gebaande paden denken, want als je de exacte grootte van het te produceren onderdeel niet kent, wordt de planning bijzonder uitdagend."
Deze onzekerheden maakten het noodzakelijk om een productielijn te ontwerpen die flexibel kon worden aangepast aan nieuwe eisen. Danfoss koos voor een Industry 4.0 benadering met intelligente sensorenom data te verzamelen voor voorspellend onderhoud en het aantal verschillende sensortypen te verminderen.
Karsten Fibiger: "Een van onze doelen was om data van alle sensoren te verzamelen om voorspellend onderhoud te kunnen uitvoeren voordat er een storing optreedt. Een ander punt was dat je niet zoveel verschillende sensorvarianten nodig hebt als je intelligente sensoren gebruikt, omdat je bijvoorbeeld de meetbereiken en schakelpunten in de sensor kunt aanpassen." Een andere uitdaging was om de vele signalen van de sensoren en actuatoren die aan de verschillende matrijswisselkoppen waren bevestigd, via contactoppervlakken naar de robotarm en van daaruit naar de besturing te sturen. Deze complexe taak vereiste een innovatieve oplossing die zowel efficiënt als betrouwbaar was.
Intelligente automatiseringsoplossing met IO-Link
In nauwe samenwerking met ifm electronic ontwikkelde Danfoss een intelligente automatiseringsoplossing op basis van IO-Link. "Samen met ifm hebben we talrijke tests uitgevoerd om uit te zoeken welke IO-Link-modules bij elkaar geplaatst konden worden, zodat we de koppen aan het einde van de robotarm slechts door drie kabels konden vervangen", zegt Fibiger. "En het werkte, we hadden er geen problemen mee, de test was succesvol." Deze oplossing vereenvoudigde de processen aanzienlijk en hielp de efficiëntie van de productielijn te verhogen. De succesvolle implementatie van IO-Link laat zien hoe belangrijk het is dat partners nauw samenwerken om innovatieve oplossingen te ontwikkelen.
Danfoss koos bewust voor ifm als totaalleverancier van sensoren en automatiseringscomponenten. Karsten Fibiger: "Ik wilde bewust één leverancier voor het hele systeem, omdat het gemakkelijker is als je een paar componenten van één fabrikant op voorraad hebt en niet talloze varianten van verschillende merken op voorraad hoeft te houden. En ik wist dat Ifm de IO-Link sensoren had die ik nodig had voor dit systeem. Daarom koos ik ifm als leverancier voor de hele productielijn."
Het gebruik van IO-Link heeft de assemblage aan de lijn aanzienlijk versneld. Kabelverbindingen zijn nu stekkerbaar in plaats van handmatig vastgeschroefd, wat het ook makkelijker maakt om het systeem uit te breiden. Deze vereenvoudiging van processen leidde tot een aanzienlijke tijdsbesparing en een grotere flexibiliteit in de productie.
Karsten Fibiger: "Het IO-Link systeem maakt de installatie op de lijn veel sneller omdat alles is aangesloten met kabels en stekkers, zodat er geen handmatige bekabeling nodig is. En als je het systeem wilde uitbreiden, was dat ook heel eenvoudig omdat je gewoon nog een IO-Link module kon toevoegen en dan tot acht extra sensoren aan de lijn kon hangen. In deze situatie, waarin we nog niet precies wisten hoe de productielijn eruit moest komen te zien, bood IO-Link ons meer flexibiliteit."
Afbeelding 1: In dergelijke elektrische trucks wordt de Danfoss onboord-lader gebruikt om de tractiebatterij op te laden en om AC- en DC-apparaten in het voertuig van stroom te voorzien.
Afbeelding 2: Tijdens de assemblage verwisselt de robot de verschillende koppen onafhankelijk van elkaar. IO-Link zorgt ervoor dat alle signalen worden gebundeld en via Profinet over vier contacten worden verzonden.
Slim gebruik van sensortechnologie
Op sommige plaatsen werden speciale sensoren van ifm gebruikt om uitdagingen elegant op te lossen. Bijvoorbeeld, time-of-flight afstandssensoren op de robotkop maken het mogelijk om contactloos te controleren of onderdelen zich in de hete oven bevinden zonder de sensoren bloot te stellen aan hitte. "We hebben ontdekt dat het beter is om geen sensoren in de oven te hebben, omdat het vrij moeilijk is om sensoren te vinden die langdurig bestand zijn tegen hoge temperaturen," legt Fibiger uit. "Door optische time-of-flight sensoren te gebruiken in plaats van standaard sensoren in de oven, konden we het probleem oplossen en hoefden we geen onderhoudswerkzaamheden meer uit te voeren." Deze oplossing laat zien hoe het gebruik van intelligente sensoren de levensduur van componenten kan verlengen en onderhoudswerkzaamheden kan verminderen.
Een ander voorbeeld is het gebruik van luchtvochtigheidssensoren om onderdelen te drogen na watertests. In plaats van de droogtijd in te schatten en perslucht te verspillen, meet Danfoss nu de werkelijke resterende vochtgehalte. Dit leidt tot een efficiënter gebruik van hulpbronnen en een grotere nauwkeurigheid in de productie. In een chemisch bad kon een ifm-afstandssensor de niveaumeting overnemen en de onbetrouwbare vlotterschakelaars vervangen. Deze oplossing hielp de betrouwbaarheid van de processen te verhogen en de productiekosten te verlagen.
Betrouwbaar partnerschap met toekomst
De samenwerking tussen Danfoss en ifm electronic laat zien hoe zelfs complexe automatiseringstaken efficiënt kunnen worden opgelost met innovatieve sensortechnologie en intelligente netwerken. Dankzij de betrouwbaarheid en flexibiliteit van ifm producten, is Danfoss in staat geweest om een duurzame productiefaciliteit op te zetten die voldoet aan de eisen van de moderne industrie. "De integratie van ifm in ons MES-systeem werkt ook heel goed. Het is gewoon plug-and-play," vat Anders Abildtrup Jørgensen, Manufacturing IT Engineer bij Danfoss, samen. "Als we een nieuw probleem hebben dat een extra ifm-sensor kan oplossen, hoef je deze alleen maar op de IO-Link-module aan te sluiten en dan werkt het meestal met kleine aanpassingen in de configuratie."
Deze eenvoudige bediening en de hoge betrouwbaarheid van de producten zijn doorslaggevende factoren voor een efficiënte werking van het systeem.
De service en ondersteuning van ifm was ook over de hele linie overtuigend. Bij problemen kreeg Danfoss altijd snel professionele ondersteuning en gedetailleerde suggesties voor oplossingen. Deze snelle en competente assistentie hielp om de productieprocessen soepel te laten verlopen en mogelijke stilstand tot een minimum te beperken. Voor de toekomst is het bedrijf van plan om de succesvolle samenwerking met ifm voort te zetten en nog meer productielijnen op te zetten. Deze langdurige samenwerking laat zien hoe belangrijk sterke partnerschappen zijn voor succes in de moderne industrie.
Conclusie
Door innovatieve technologie, betrouwbare producten en nauwe samenwerking te combineren, is Danfoss erin geslaagd een productielijn te creëren die niet alleen voldoet aan de huidige eisen, maar ook is uitgerust voor toekomstige uitdagingen. Het partnerschap met ifm electronic is een voorbeeld van hoe duurzame oplossingen met echte toegevoegde waarde kunnen worden ontwikkeld door gezamenlijke inspanningen en het gebruik van moderne technologieën.