Gefügt und gedreht

Schwerpunkt - Maschinenelemente

Fügemodule – Das Fügemodul NCFR soll laut Hersteller Kistler ein Maßstab sein für eine 100-Prozent-Kontrolle bei linearen Fügeprozessen mit rotierendem Anteil.

19. Februar 2016

In der Industrie verändern sich die Anforderungen an Maschinen und Komponenten teilweise recht rasant. Darum müssen die Anbieter ihren Markt sehr gut beobachten und schnell reagieren. Aus diesem Grund hat zum Beispiel die Kistler AG ihr Portfolio an Fügemodulen erweitert.

»Wir haben neue Anforderungen von Kunden bekommen, die nicht nur einpressen, überwachen und ansteuern, sondern gleichzeitig auch eine Drehbewegung durchführen wollen«, sagt Alexander Müller, Produktmanager im Bereich NC-Fügesysteme.

Kistler hat daraufhin das neue Fügemodul NCFR entwickelt. »Beide Vorgänge lassen sich parallel und unabhängig fahren, eine Linearbewegung direkt an eine Rotation anhängen. Wir kombinieren die Stärken von Füge- und Drehmodul und nutzen dazu unsere Kernkompetenzen in der Messtechnik. So kann das Modul in Echtzeit auf diverse Signale reagieren und Prozesse nicht nur überwachen, sondern auch steuern.«

Mit dem NCFR hat Kistler seine Fügemodule der NC-Familie komplettiert. Sie decken einen Messbereich von 50 Newton bis 600 Kilonewton ab, alle erforderlichen Sicherheitsfunktionen sind integriert.

»Ziel des neuen Produkts ist, unser Produktportfolio abzurunden, um weiteres Wachstum zu generieren. Der Einsatzbereich ist breit, Beispiele sind Montage und Handhabung sowie die Massenfertigung wie in der Automobilindustrie«, erklärt Alexander Müller. Hier sorgt vor allem der geringe Energieverbrauch für reduzierte Kosten in der Serienproduktion.

Vorteile dank Hohlwelle

Kistler hat Hohlwellen-Servomotoren in die Module integriert. So sind sie kompakt und vergleichsweise leicht, dank der speziellen Konstruktion entsteht ein dynamisch arbeitender Direktantrieb für äußerst kurze Taktzeiten.

Mit Hilfe der verwendeten Servoverstärker IndraDrive von Bosch Rexroth lassen sich alle durchgeführten Verfahrbewegungen in der Montage und Produktprüfung hochpräzise regeln. Da Messbereiche und -programme einfach umzuschalten sind, kann der Betreiber unterschiedliche Bauteile auf ein und derselben Maschine herstellen.

»Wird beim Positionieren eine Fehlstellung der Bauteile durch einen Kraftanstieg erkannt«, nennt Alexander Müller ein bekanntes Probelm, »können wir mit unserer neuen Software darauf reagieren: Die Einheit fährt zurück, dreht das Bauteil um einen definierten Winkel und versucht es erneut. Der Vorgang lässt sich mehrmals wiederholen. Somit arbeitet das System autark und kann zum Beispiel ineinandergreifende Zahnräder montieren.«

Im Vergleich zu pneumatischen oder hydraulischen Verfahren verfügt das System über einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Einsparpotenziale des elektrischen Verfahrens liegen bei 77 Prozent im Vergleich zum hydraulischen und gegenüber dem pneumatischen Verfahren bei 90 Prozent. Aufgrund des niedrigen Wartungsaufwands der Systeme werden die so reduzierten Produktionskosten zusätzlich gesenkt.

Es handelt sich bei den NC-Fügesystemen mit NCFR um vollumfänglich getestete Systeme, die die Installation und das Handling deutlich vereinfachen: Die Programmierung des Ablaufs lässt sich spielend am PC oder am Touchpanel parametrieren. Mit dem Sequenzer Mode lassen sich sogar komplexe Fügeprozesse einfach darstellen. Je nach Anforderung können zudem praktische Sequenzelemente für die Bewegungen eingesetzt werden.

Dadurch lassen sich die Linear- und Drehbewegungen flexibel, schnell und einfach ohne Zwischenhalt programmieren und über Ereignisse steuern.

100 Prozent Qualität

Alle Bewegungen werden durch integrierte Sensorik am Fügemodul überwacht und gesteuert. »Für 100 Prozent Qualität und Kontrolle haben wir einen piezoelektrischen Kraftsensor verbaut, der zwei Messbereiche von 5 und 15 Kilonewton abbilden kann«, sagt Müller. »Das bedeutet höhere Steifigkeit und integrierten Überlastschutz. Außerdem reduziert sich durch die Möglichkeit, Messbereiche umzuschalten, auch die Typenvielfalt. Mit unseren Fügemodulen unterstützen wir also die überall geforderte Standardisierung.« Die Software kann dabei zwei Achsen ansteuern und nicht nur Kraft und Weg überwachen, sondern auch parallel dazu Drehmoment und Drehwinkel. Der Anwender erhält also Signale aus zwei parallelen Kanälen.

»Dank der hohen Flexibilität und Dynamik sowie der einfachen Bedienung können komplexe Fügeprozesse schnell und effizient abgebildet werden. Somit wird eine Steigerung der Anlagenauslastung erreicht und die Inbetriebnahme- und Einrichtphase minimiert«, ergänzt der Produktmanager.

Lückenlos überwacht

Basis für die lückenlose Prozessüberwachung und Dokumentation aller Mess- und Prozesswerte sind die Überwachungsgeräte der Familie MaXYmos. Für eine geringe Ersatzteilhaltung hat Kistler Wert darauf gelegt, viele Schnittstellen und Sensoreingänge standardmäßig an Bord zu haben. Der Einsatzbereich reicht von der Kraft-Weg-Überwachung von manuellen Handpressen bis hin zu kompletten NC-Fügesystemen.

Das über Feldbus angesteuerte MaXYmos NC bewertet und dokumentiert hierbei XY-Verläufe von Füge- und Einpressvorgängen bei Fügemodul und Servoverstärker. Anhand der Form der Messkurven kann die Qualität eines einzelnen Fertigungsschrittes, einer Baugruppe oder des gesamten Produkts überwacht und gesteuert werden. Dies ermöglicht laut Kistler optimale Zykluszeiten bei einer sehr hohen Wiederholgenauigkeit. Stillstandszeiten werden minimiert, die Maschinenverfügbarkeit gesteigert und die gesamte Produktivität des Fertigungsprozesses erhöht.

Auf einen Blick:

- Neues kombiniertes Dreh- und Fügemodul von Kistler.

- Antwort auf gestiegene Anforderungen der Anwender.

- Paralleles Kombinieren möglich.

- Integrierte Überwachung durch MaXYmos NC.

Erschienen in Ausgabe: 01/2016