Elektromechanische. NC-Fügesysteme. Flexible Lösungen für Ihre Applikation

Elektromechanische NC-Fügesysteme Flexible Lösungen für Ihre Applikation

Elektromechanische NC-Fügesysteme Bei Füge- und Einpressaufgaben verdrängen elektromechanische NC-Fügesysteme mehr und mehr die bekannten hydraulischen, pneumohydraulischen oder pneumatischen Fügemodule bzw. Antriebszylinder. Neben besserer Umweltverträglichkeit, günstigerer Energiebilanz, Platz sparendem Aufbau, geringem Installationsaufwand und sehr wartungsarmem Betrieb, sind es vor allem fertigungstechnische Aspekte, die dem Anlagenplaner die Entscheidung für ein elektromechanisches System erleichtern: Flexibilität, exaktes Positionieren, extrem hohe Wiederholgenauigkeiten und genau definierbare Einpresskräfte. Der XY-Monitor maxymos NC Typ 5847A... übernimmt neben der Auswertung von Kurvenverläufen und deren Dokumentation die Ansteuerung des Servoverstärkers IndraDrive, der das NC-Fügemodul steuert. Die Kommunikation findet in Echtzeit über SERCOS III statt und garantiert hohe Wiederholgenauigkeiten und höchste Performance der Prozesssteuerung. Eine einfache Inbetriebnahme kann über den PC oder über den optionalen Touchscreen erfolgen. Als Schnittstelle zur Anlagensteuerung stehen verschiedene Feldbusschnittstellen zur Verfügung. Mit der integrierten Ablaufsteuerung (Sequenz) können einfach, schnell und flexibel auch komplexe Prozesse abgebildet werden. Der auf bis zu acht XY-Kanalpaare kaskadierbare Monitor wendet sich vor allem an den anspruchsvollen Anwender, bei dem hinsichtlich Applikationsbewältigung, Bedienkomfort und Flexibilität keine Wünsche offen bleiben dürfen. Mit Hilfe einer Vielzahl leistungsfähiger Bewertungselemente lassen sich auch sehr komplexe XY-Verläufe überwachen und steuern. Als Datenexport werden die Prozessdaten über die Ethernet-Schnittstelle mittels Q-DAS, CSV, PDF, XML übertragen oder am Feldbus bereitgestellt. Q-DAS ist ein eingetragenes Warenzeichen der Q-DAS GmbH & Co. KG. NCFT Typ 2157B NC-Fügemodul mit integriertem piezoelektrischem Kraftsensor, mit Messbereichen von 0,05... 1,5 kn. Geeignet für Anwendungen im Reinraum z.b. in der Fertigung von medizintechnischen Verbrauchsgütern Kraftsignal wird für höchste Messgenauigkeit durch Telemetrie übertagen NCFH Typ 2151B NC-Fügemodule mit platzsparendem, getriebefreiem Hohlwellenmotor und integriertem piezoelektrischem Kraftsensor. Die Messbereiche betragen baugrössenabhängig 1 60 kn. Kurze Bauform, 2 Baugrössen Hohe Verfahrgeschwindigkeit Dynamische Vorgänge NCFS Typ 2152B NC-Fügemodul mit integriertem piezoelektrischem Kraftsensor und zwei vordefinierten Messbereichen von 25 und 15 kn. Besonders schmale Bauform für kurze Abstände zwischen einzelnen Arbeitsstationen Verbesserte Führungsgenauigkeit Besonders hohe Steifigkeit Einsatz in automatischen Fertigungsanlagen NCFB Typ 2160A NC-Fügemodul mit integriertem piezoelektrischem Kraftsensor und zwei vordefinierten Messbereichen von 5, 15, und 25, 50 kn. Kostengünstige Ausführung Robuster Aufbau Ideal für Standard-Fügeprozesse Typ 2153A NC-Fügemodule mit integriertem DMS- Kraftsensor für Nennfügekräfte von 5, 10, 15, 30, 60, 100, 200 und 300 kn. Einsatz in automatischen Fertigungsanlagen und manuell gesteuerten Arbeitsplätzen Optionale Sicherheitsbremse Verschiedene Hublängen Sonderausführungen auf Anfrage. Auf einen Blick Elektromechanische NC-Fügesysteme bieten gegenüber konventionellen Technologien wie z.b. Hydraulik oder Pneumatik deutliche Vorteile. Dienstleistungen + Weltweite Inbetriebnahmeunterstützung + Weltweiter Kalibrierservice + Prozess- und Taktzeitoptimierung + Wartungsverträge + Durchführen von Kundenversuchen, z.b. von Musterteilen Die NC-Fügemodule NCFT, NCFH, NCFS, NCFB verfügen über einen integrierten piezoelektrischen Kraftsensor, der bietet folgendes: + eine Messbereichsumschaltung z.b. ideal für Mischfertigung und kein verfrühtes Festlegen des richtigen Kraftmessbereichs + Kosteneinsparung bei Ersatzteilhaltung und Konstruktion + Überlastschutz und höhere Steifigkeit des Kraftsensors 2 www.kistler.com

Übersicht NC-Fügemodule Kraftbereich 0,01 kn 0,1 kn 1 kn 10 kn 100 kn 1 000 kn Hublänge 0 mm 50 mm 100 mm 200 mm 300 mm 400 mm Max. 0 mm/s 50 mm/s 100 mm/s 200 mm/s 300 mm/s 400 mm/s Verfahrgeschwindigkeit 0,05 0,1 0,25 0,5 1 1,5 Messbereichsumschaltung wahlweise auf 0,05 / 0,1 / 0,25 / 0,5 kn NCFT Übertragung des Kraftsignals vom Stössel über Telemetrie für höchste Messgenauigkeit NCFT Typ 2157B... 100 mm - Messrichtung: Druck/Zug - Piezoelektrischer Kraftsensor - mit Haltebremse NCFH Typ 2151B... Baugrösse 1 Zertifiziert für Reinraumklasse 8 (7 erreichbar) 1 2 5 10 NCFH NCFH 200 mm 15 400 mm/s Messbereichsumschaltung wahlweise auf 1, 2, 5 kn - Messrichtung: Druck/Zug - Piezoelektrischer Kraftsensor - mit Haltebremse NCFH Typ 2151B... Baugrösse 2 300 mm/s 15 30 60 Messbereichsumschaltung NCFH wahlweise auf 15 oder 30 kn 400 mm 300 mm/s 15 NCFS 25 Messbereichsumschaltung auf 15 kn NCFS Typ 2152B... - Messrichtung: Druck/Zug - Piezoelektrischer Kraftsensor NCFB Typ 2160A... - Messrichtung: Druck - Piezoelektrischer Kraftsensor - Option Haltebremse Typ 2153A... - Messrichtung: Druck/Zug - DMS Kraftsensor - mit Haltebremse Abhängig von der Baugrösse Option: Sicherheitsbremse (Haltebremse entfällt) Abhängig von der Baugrösse 150 mm/s 5 bei 15 kn, 200 mm 5 bei 100 kn, 200 mm 250 mm/s 100 140 200 250 100 350 mm 15 NCFB Messbereichsumschaltung auf 5 kn 10 250 mm/s 15 30 60 250 mm/s 25 50 NCFB Messbereichsumschaltung auf 25 kn 200 300 400 mm 400 mm Bemerkung: In jedem NC-Fügemodul ist ein Absolutwertgeber für die Positionierung integriert. Weitere technische Daten sind aus dem jeweiligen Datenblatt zu entnehmen. www.kistler.com 3

Übersicht mit exemplarischem Systemaufbau und den Haupteigenschaften Systemaufbau für komplexe Kraft-Weg-Auswertung und Dokumentation mit maxymos NC Absolutwertgeber NC-Fügemodul NCFH Typ 2151B... analoges Kraftsignal PROFIBUS PROFINET EtherNet /IP EtherCAT Maschineninterface SPS AC-Servomotor Messbereichsumschaltung KSM18028884-5 Sicherheitszonenmodul Servoverstärker IndraDrive MEM Sollwerte/Istwerte Kommandos OK / NOK DIM Gewindetrieb Ladungsverstärker piezoelektrischer Kraftsensor Kabel Sicherheitszonenbox KSM18029161-1 SERCOS III KSM18029160-5 Kabel 1200A161A... (Kabellänge max. 5 m) Motoransteuerung Feedback Konfiguration, Parametrierung Bewertung und Visualisierung maxymos NC Typ 5847A... PC Ethernet Interface CSV, Q-DAS, PDF, XML, Visualisierung über VNC Funktionsprinzip eines eines NC-Fügesystems mit mit NC-Fügemodul NCFH NCFH Typ Typ 2151B... 2151B... und und maxymos maxymos NC NC Typ Typ 5847A... 5847A... Sequenzer Für mehr Flexibilität Das maxymos NC steuert das NC-Fügemodul über den Servoverstärker durch die integrierte Ablaufsteuerung (Sequenz) an. Für jedes Programm besteht die Möglichkeit, einen unabhängigen Ablauf zu definieren. Der Ablauf kann anhand der nachfolgenden Elemente frei konfiguriert werden. Die Messung und Auswertung erfolgt in der Main-Routine. In den 3 Sub-Routinen lassen sich weitere Sequenzen definieren und unabhängig von der Main-Routine ausführen. Insgesamt können bis zu 255 Elemente pro Programm platziert werden. Element Bewegung Steuert das Verfahren des NC-Fügemoduls Element Messung Start/Stop Definiert den Messablauf Element Timer Definiert eine Verzögerungszeit (z.b. Setzzeit) Element Dialog Definiert eine Interaktion über die Anzeige Element Berechnung Führt Berechnungen durch Element Eingang Reagiert auf den Status eines digitalen Eingangs Element Ausgang Setzt einen digitalen Ausgang Element Warten Definiert einen Halt in der Ablaufkette Element Marke Definiert eine Marke (Label) 4 www.kistler.com

Auszug der Bewertungselemente EOs (Evaluation Objects) bei maxymos NC Typ BREAK Typ HYSTERESE-X Typ SPEED Liefert NIO und Onlinesignal bei plötzlicher Gradientenänderung innerhalb eines Erwartungsbereichs (Box) z.b. bei Werkzeugbruch und stoppt die Sequenz. Typ AVERAGE Bewertet die X-Hysterese zwischen einer vor- und einer zurück laufenden Kurve an einer waagerechten Linie. Typ GRADIENT-X Bewertungskriterium ist die Geschwindigkeit zwischen dem Eintritts- und Austrittspunkt in einer speziellen Box. Typ TIME Bewertet den Mittelwert aller Y-Werte im Boxbereich Typ GET-REF Bewertet den Gradienten dx/dy zwischen zwei waagerechten Linien Typ CALC Bewertungskriterium ist die Zeit zwischen dem Eintritts- und Austrittspunkt in einer speziellen Box. Typ INTEGRAL Y1 X1 X2 Y2 Box detektiert signifikante Kurvenmerkmale und deren XY-Koordinaten im Erwartungsbereich. Diese sind als Referenzpunkte für andere EOs oder als Input für das CALC-Element verwendbar. Typ TUNNELBOX-X Element bezieht zwei vorgebbare Prozesswerte und führt damit Rechenoperationen durch, z.b. die Berechnung der X-Differenz zwischen zwei Ripplen und bewertet diese. Typ KNICK Die Fläche unter der Kurve wird ermittelt und bewertet. Typ HÜLLKURVE IO NIO Ein- und Austritt wie vorgegeben. Eine Verletzung der geschlossenen Seiten liefert ein Echtzeitsignal und stoppt die Sequenz. Typ LINE-X Eine definierte Gradientenänderung wird innerhalb des Erwartungsbereichs (Box) erwartet und kann als Weiterschaltbedingung der Sequenz verwendet werden. Typ NO-PASS Die Messkurve darf die obere und untere Linie des Hüllkurvenbandes nicht verletzen. Schnell einlernbares Bewertungselement Typ UNI-BOX Linie muss einmal gekreuzt werden. Überwacht wird ein Wert-X am Kreuzungspunkt Linie darf nicht gekreuzt werden. Andernfalls NIO und Echtzeitsignal NO-PASS Ein- und Austritt wie vorgegeben. Keine Verletzung geschlossener Seiten erlaubt. Jede Seite als Einbzw. Austritt definierbar www.kistler.com 5

Technische Daten maxymos NC XY-Monitor maxymos NC XY-Monitor maxymos NC Typ Anzahl Messkanäle pro Grundeinheit Erweiterbarkeit auf bis zu Messkanäle Funktionen der Messkurvenerfassung Speichertiefe pro Messkurve 5847A... 1 x XY 8 x XY y = f(x), y = f(t), y = f(x, t), x = f(t) 8 000 * XY Samplerate (XY-Wertepaare/Sekunde) 10 000 Anzahl der Parametersätze pro XY-Kanal 128 Diagnosespeicher für Messkurven Sensor Kanal-X Sensor Kanal-Y Servo (SERCOS III) Inkremental SSI Spannung ±10 V LVTD Potentiometer Piezo DMS Spannung ±10 V 500 Kurven Display Farbtouchscreen 10,4 Fernwartung via Versorgung Ethernet per VNC 24 (18... 30) VDC Bewegungselemente zur Bewertung des Kurvenverlaufs EOs GETREF (ermittelt Referenzpunkte) Interface Feldbus UNI-BOX (Fenster) LINE (Linien X + Y) HÜLLKURVE (Hüllkurvenband) NO-PASS HYST (Hysterese X + Y) GRAD (Gradient X + Y) AVERAGE (Mittelwert BOX) CALC (berechnet/bewertet) INTEGRAL SPEED BREAK KNICK TUNNELBOX (X + Y) Ethernet (TCP/IP) USB PROFIBUS DP PROFINET EtherNet/IP EtherCAT (Host + Device) Applikationsbeispiele Anlage 1: Einpressen eines Schrägkugellagers mit einer Typ 2153A60400. In dieser Station wird ein Schrägkugellager unter einem gewissen Winkel mit hoher Kraft und sehr präzise gefügt. Der Stössel fährt 374 mm aus und muss dann mit bis zu 53 kn ein Schrägkugellager auf Block fügen. Anlage 1: Vormontage vom Zwischengehäuse für die Getriebemontage Anlage 2: Einpressen/Fügen von verschiedenen Rollenlagern und Wälzlagern in das Getriebegehäuse Anlage 2: In der Station werden 8 kompakte NCFH Typ 2151B60304002 eingesetzt. Verschiedenste Fügeoperationen können gleichzeitig in der Station ausgeführt werden. Durch die Kistler Kraft- und Wegüberwachung stellt der Endkunde sicher, dass diese sicherheitsrelevanten Teile nach Vorgabe in dem Getriebe verbaut wurden. 6 www.kistler.com

Applikationsbeispiele Einpressen von Elastomerlagern in Streben zur Spurstabilisation In dieser Anlage wird das Modell Typ 2153A..., 60 kn mit einer Taktzeit von 15 Sekunden verwendet; vollautomatisch mit Lagerzuführung und Bauteilerkennung. Es werden 20 verschiedene Varianten abgedeckt. Nietmaschine für Leichtbaubremsscheibe In dieser Anlage wird das Modell Typ 2153A... eingesetzt. Dabei können bis zu 20 unterschiedliche Typen der Leichtbaubremsscheibe vernietet werden. Durch den leichten Topf aus Aluminium können pro Fahrzeugachse je nach Baugrösse bis zu 3 kg eingespart werden. Arbeitsablauf Alutopf wird induktiv erwärmt und auf die Bremsscheibe gefügt Gefügter Verbund wird 18x gebohrt und anschliessend vernietet Radträgermontage Arbeitsablauf Aufnahme und Rollierwerkzeug für Gelenk montieren Vormontiertes Gelenk manuell einlegen Plausibilitätsprüfung mit Kamera (verschiedene Typen) Automatisches Einpressen von Gummilager in Spurstangenauge (ca. 20 kn) Fügen auf Block Roboter übergibt in Einpressstation 2 an Federlenkerauge Weitere typische Applikationen für Füge- und Einpressaufgaben sind z.b. Radträger von Fahrzeugen Vorgang Gelenk manuell einlegen sowie Einpressen von Gummilager wie- Arbeitsablauf Radträger verschrauben derholt sich Roboter legt Teil auf Transportband Die Kraft-Weg-Auswertung für die Überwachung von Füge- und Einpressvorgängen übernimmt bei diesem Prozess die Kraft-Weg-Messeinrichtung von Kistler. Radflansch einpressen Traggelenk und Elastomerlager einpressen Radträger ohne Streben Elastomerlager Traggelenk www.kistler.com 7

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