Kontrolliertes Fügen

Prozeßvisualisierung - Unerläßlich für die Qualitätssicherung beim Clinchen ist eine lückenlose Dokumentation der anfallenden Prozeßdaten. Der Verbindungstechnik-Spezialist Böllhoff verwendet dazu ein offenes Visualisierungssystem, das sich schnell und effizient an die individuellen Anforderungen der Anwender anpassen läßt.

29. April 2005

Entscheidende Trends in der Fügetechnik der vergangenen Jahre sind der Leichtbau, der Einsatz von galvanisierten und beschichteten Stählen, Aluminium und Kunststoff en sowie die Kombinationen unterschiedlicher Werkstoffe. Die Anbieter von Verbindungs-, Montage- und Systemtechnik stehen deshalb vor der Aufgabe, geeignete Visualisierungssysteme einzusetzen, mit denen sich die Qualität jeder einzelnen Verbindung auch bei derart vielfältigen Aufgaben kontrollieren und dokumentieren läßt. Solche Systeme müssen nicht nur zuverlässig funktionieren und sich sicher bedienen lassen, sondern vor allem auch offen sein für unterschiedliche Fügeverfahren und sich einfach an unterschiedliche Einsatzfelder anpassen lassen. Wesentliche Punkte im Pflichtenheft für ein geeignetes Visualisierungssystem zur Fügeüberwachung sind deshalb Offenheit und Flexibilität, also eine einfache Definition der Bedienoberflächen, die Unterstützung unterschiedlicher Feldbussysteme, eine leistungsfähige Rezeptverwaltung sowie die problemlose Integration mit übergeordneten Systemen bzw. der Robotersteuerung.

Erfolgreiche Clinchsysteme

Ein führender Anbieter von Fügetechnik ist das Bielefelder Unternehmen Böllhoff, dessen Clinchsysteme mit der Bezeichnung Rivclinch weltweit im Automobil- und Flugzeugbau, in der Weißwarenindustrie und in vielen anderen industriellen Bereichen im Einsatz sind. Beim Clinchen werden Bleche oder Profi le durch Kaltumformung mit Stempel und Matrize form- und kraftschlüssig miteinander verbunden. Sobald der untere Werkstoff auf dem Matrizenamboß aufsetzt, beginnt er seitlich zu fließen, gleichzeitig werden die beweglichen Matrizenelemente nach außen gedrückt. Es entsteht ein druckknopfähnlicher Schließkopf, der eine hochfeste Verbindung bewirkt. Das Verfahren ermöglicht eine sichere Verbindung ohne Fügeteil, eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen und ermöglicht vollautomatisierte Fügeprozesse. Es benötigt nur einen einzigen Prozeßschritt, kommt ohne zusätzliche Verbindungselemente aus und eignet sich gleichermaßen für unterschiedliche metallische und nichtmetallische Werkstoffe, verschiedene Werkstoff dicken und -festigkeiten sowie für mehrlagige Werkstoffe. Auch Zwischenlagen wie Kunststoff oder Klebstoff sind im allgemeinen prozeßverträglich. Zudem lassen sich beschichtete oder vorlackierte Bleche ohne Beschädigungen der Oberfläche verbinden.

Vielseitige Lösung für die automatisierte Fügetechnik

Das System Rivclinch ARC-E ist modular aufgebaut und eignet sich für den Robotereinsatz, die Integration in eine Verarbeitungsanlage oder den manuellen Betrieb. Es besteht im aus einem kompakten C-Rahmenträger für das Setzwerkzeug und dem Antrieb sowie aus einem Steuerschrank und dem Bedienterminal. Der Setzkopf wird von einem Servomotor mit Kugelumlaufspindel über einen Kniehebel bewegt. Eine elektrische Restbodenverstellung ist ebenfalls integriert. Zur Steuerung des Systems dienen eine Micro-SPS sowie ein IPC, die im Steuerschrank untergebracht sind. Als Bussystem wird CAN open verwendet, wahlweise lassen sich Ethernet, Interbus S oder Profibus einsetzen. Ein Highlight des Rivclinch-Systems ist die lückenlose Überwachung des Verlaufs der Fügekraft und des Stempelweges während jedes Clinchvorgangs. Zur Kontrolle und Dokumentation des Fügeprozesses jeder Verbindung verwenden die Westfalen das offene Visualisierungssystem ›VisiWin-NET‹ des Softwareherstellers Inosoft aus Hiddenhausen bei Herford, eine Kombination aus Industrie-PC und Visualisierung. Diese Lösung basiert auf den PC-Standards und der .NET-Technologie von Microsoft und gewährleistet universelle Datendurchgängigkeit von der Feldebene bis zum Leit- oder ERP-System. Der integrierte OPC-Server sowie die Verwendung des Kommunikationsprotokolls TCP/IP erleichtert die Integration in vorhandene Systeme. Zur zerstörungsfreien Qualitätskontrolle der Verbindung liest ein spezieller Controller im IPC die von Sensoren gemessenen Kraft-Weg-Daten über den CANBus ein und legt sie in seinem Dual-Port-RAM ab. Aus diesen Daten generiert die Visualisierung eine Hüllkurve und vergleicht diese mit einer vorher in einem Teach-Prozeß gewonnenen Referenzkurve. Bei eventuellen Abweichungen von den parametrierten Toleranzbändern gibt das System Alarm bzw. stoppt den Fügevorgang. Sämtliche Prozeßdaten stehen über die Netzwerkschnittstelle des IPC für übergeordnete Systeme zur Verfügung. Eine Pufferung gewährleistet, daß auch bei einem Stromausfall keine Daten verlorengehen. Eine wesentliche Aufgabe der Prozeßüberwachung ist auch die Archivierung und weitere Auswertung der anfallenden Daten. Hierzu ermöglicht die Visualisierung den Datenaustausch mit gängigen Datenbanksystemen und Officeprogrammen. Zudem muß sich das gesamte System und damit auch die Visualisierung flexibel an die kundenspezifischen Fügeaufgaben anpassen lassen. Sehr flexibel gestaltet sich dabei der Aufbau einer individuellen Visualisierungsoberfläche für die jeweilige Anwendung: Den Entwicklungsprozeß verkürzen hier vordefinierte Module für häufig wiederkehrende Aufgaben, wie etwa Benutzerverwaltung, Meldungen, Rezeptverwaltung sowie eine Online-Sprachumschaltung, die Hilfetexte und Systemmeldungen auf Tastendruck in der Sprache des jeweiligen Bedieners zur Verfügung stellt. Kundenspezifische Ergänzungen lassen sich in der Entwicklungsumgebung Visual Studio .NET problemlos integrieren, wo auch die Verbindungen mit den Prozeßvariablen definiert werden. Vor der Auslieferung lassen sich in der Entwicklungsumgebung zudem alle Applikationen simulieren und testen. Die unkomplizierte Anpaßbarkeit und Erweiterbarkeit der Oberfläche ohne aufwendige Programmierung ermöglicht zudem ein Feintuning notfalls auch noch während der Inbetriebnahme. Auf Wunsch bietet Böllhoff zudem ein umfassendes Servicekonzept, das auch die Remote-Abfrage von Maschinenparametern und die Fernwartung einschließt.

Dipl.-Ing. Ralf Brünger,

Inosoft GmbH

Erschienen in Ausgabe: 03/2005