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Broschüre, Elektromechanische NC

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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
Auf einen Blick
Elektromechanische NC-Fügesysteme bieten gegenüber konventionellen Technologien wie z.B.
Hydraulik oder Pneumatik deutliche
Vorteile.
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
NCFN Typ 2153A…
NC-Fügemodule mit integriertem DMSKraftsensor für Nennfügekräfte von 5,
10, 15, 30, 60, 100, 200 und 300 kN.
• Einsatz in automatischen Fertigungs anlagen und manuell gesteuerten Arbeitsplätzen
• Optionale Sicherheitsbremse
• Verschiedene Hublängen
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 rich tigen Kraftmessbereichs
+ Kosteneinsparung bei Ersatzteilhal tung und Konstruktion
+ Überlastschutz und höhere Steifig keit des Kraftsensors
Sonderausführungen auf Anfrage.
2www.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.
Verfahrgeschwindigkeit
0 mm/s
50 mm/s
0,05
0,1
100 mm/s
0,25
0,5
1
NCFT
NCFT
Typ 2157B...
- Messrichtung: Druck/Zug
- Piezoelektrischer Kraftsensor
- mit Haltebremse
200 mm/s
1,5
300 mm/s
400 mm/s
Messbereichsumschaltung wahlweise auf 0,05 / 0,1 / 0,25 / 0,5 kN
Übertragung des Kraftsignals vom Stössel über Telemetrie für höchste Messgenauigkeit
100 mm
400 mm/s
Zertifiziert für Reinraumklasse 8 (7 erreichbar)
1
2
5
10
15
NCFH
NCFH
Typ 2151B...
Baugrösse 1
Messbereichsumschaltung wahlweise auf 1, 2, 5 kN
200 mm
NCFH
- Messrichtung: Druck/Zug
- Piezoelektrischer Kraftsensor
- mit Haltebremse
300 mm/s
15
30
NCFH
60
Messbereichsumschaltung
wahlweise auf 15 oder 30 kN
NCFH
Typ 2151B...
Baugrösse 2
400 mm
300 mm/s
15
NCFS
25
Messbereichsumschaltung auf 15 kN
NCFS
Typ 2152B...
350 mm
250 mm/s
- Messrichtung: Druck/Zug
- Piezoelektrischer Kraftsensor
5
15
NCFB Messbereichsumschaltung auf 5 kN
25
NCFB
Typ 2160A...
- Messrichtung: Druck
- Piezoelektrischer Kraftsensor
- Option Haltebremse
50
NCFB Messbereichsumschaltung auf 25 kN
400 mm
bei 15 kN, 200 mm
150 mm/s
Abhängig von der Baugrösse
250 mm/s
5
NCFN
10
NCFN
15
NCFN
30
NCFN
60
NCFN
NCFN
Typ 2153A...
Option: Sicherheitsbremse (Haltebremse entfällt)
100
NCFN
200
NCFN
- Messrichtung: Druck/Zug
- DMS Kraftsensor
- mit Haltebremse
300
NCFN
bei ≤100 kN, 200 mm
100
Abhängig von der Baugrösse
Bemerkung:
140
400 mm
200
250
250 mm/s
In jedem NC-Fügemodul ist ein Absolutwertgeber für die Positionierung integriert.
Weitere technische Daten sind aus dem jeweiligen Datenblatt zu entnehmen. www.kistler.com3
Übersicht mit exemplarischem Systemaufbau
und den Haupteigenschaften
Systemaufbau für komplexe Kraft-Weg-Auswertung und Dokumentation mit maXYmos NC
PROFIBUS
PROFINET
EtherNet /IP
EtherCAT
NC-Fügemodul
NCFH Typ 2151B...
analoges Kraftsignal
Absolutwertgeber
Maschineninterface SPS
Messbereichsumschaltung KSM18028884-5
AC-Servomotor
Sicherheitszonenmodul
Sollwerte/Istwerte
Kommandos
OK / NOK
Servoverstärker
IndraDrive
MEM
DIM
Gewindetrieb
Ladungsverstärker
piezoelektrischer
Kraftsensor
Kabel
Sicherheitszonenbox
KSM18029161-1
SERCOS III
KSM18029160-5
Motoransteuerung
Feedback
Kabel
1200A161A...
(Kabellänge max. 5 m)
Konfiguration, Parametrierung
Bewertung und Visualisierung
maXYmos NC Typ 5847A...
PC
Ethernet Interface
CSV, Q-DAS®, PDF, XML,
Visualisierung über VNC®
Funktionsprinzip
NCFH
Typ
2151B...
undund
maXYmos
NC NC
TypTyp
5847A...
Funktionsprinzipeines
einesNC-Fügesystems
NC-Fügesystemsmit
mitNC-Fügemodul
NC-Fügemodul
NCFH
Typ
2151B...
maXYmos
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)
4www.kistler.com
Auszug der Bewertungselemente EOs
(Evaluation Objects) bei maXYmos NC
Typ BREAK
Typ HYSTERESE-X
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 zurück­laufenden Kurve an einer waagerechten Linie.
Typ GRADIENT-X
Bewertet den Mittelwert aller Y-Werte
im Boxbereich
Bewertet den Gradienten dX/dY zwischen zwei
waagerechten Linien
Typ GET-REF
Typ CALC
X1
Typ SPEED
Bewertungskriterium ist die Geschwindigkeit
zwischen dem Eintritts- und Austrittspunkt in einer
speziellen Box.
Typ TIME
Bewertungskriterium ist die Zeit zwischen dem
Eintritts- und Austrittspunkt in einer speziellen
Box.
Typ INTEGRAL
X2
Y2
Y1
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
IO
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
NIO
Ein- und Austritt wie vorgegeben. Eine Verletzung
der geschlossenen Seiten liefert ein Echtzeitsignal
und stoppt die Sequenz.
Typ LINE-X
Linie muss einmal gekreuzt werden. Überwacht
wird ein Wert-X am Kreuzungspunkt
Eine definierte Gradientenänderung wird innerhalb
des Erwartungsbereichs (Box) erwartet und kann
als Weiterschaltbedingung der Sequenz verwendet
werden.
Typ NO-PASS
Linie darf nicht gekreuzt werden. Andernfalls NIO
und Echtzeitsignal „NO-PASS“
Die Messkurve darf die obere und untere Linie des
Hüllkurvenbandes nicht verletzen. Schnell einlernbares Bewertungselement
Typ UNI-BOX
Ein- und Austritt wie vorgegeben. Keine Verletzung
„geschlossener“ Seiten erlaubt. Jede Seite als Einbzw. Austritt definierbar
www.kistler.com5
Technische Daten maXYmos NC
XY-Monitor maXYmos NC
5847A...
UNI-BOX (Fenster)

Anzahl Messkanäle pro Grundeinheit
1 x XY
LINE (Linien X + Y)

Erweiterbarkeit auf bis zu Messkanäle
8 x XY
HÜLLKURVE (Hüllkurvenband)

Funktionen der Messkurvenerfassung
y = f(x), y = f(t),
y = f(x, t), x = f(t)
NO-PASS

HYST (Hysterese X + Y)

GRAD (Gradient X + Y)

AVERAGE (Mittelwert BOX)

CALC (berechnet/bewertet)

INTEGRAL

GETREF (ermittelt Referenzpunkte)

SPEED

Speichertiefe pro Messkurve
Samplerate (XY-Wertepaare/Sekunde)
8 000 * XY
10 000
Anzahl der Parametersätze pro XY-Kanal
500 Kurven

Inkremental

SSI

Spannung ±10 V

BREAK

LVTD

KNICK

Potentiometer

TUNNELBOX (X + Y)

Piezo

Ethernet (TCP/IP)

DMS

Spannung ±10 V

Display Farbtouchscreen
10,4“
Fernwartung via
Ethernet per VNC
Versorgung
24 (18 ... 30) VDC
Interface
Servo (SERCOS III)
Feldbus
Sensor
Kanal-Y
Sensor
Kanal-X
Diagnosespeicher für Messkurven
128
Bewegungselemente zur
Bewertung des Kurvenverlaufs EOs
Typ
XY-Monitor maXYmos NC
USB
 (Host + Device)
PROFIBUS DP

PROFINET

EtherNet/IP

EtherCAT

Applikationsbeispiele
Anlage 1:
Einpressen eines Schrägkugellagers mit
einer NCFN 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.
6www.kistler.com
Applikationsbeispiele
Einpressen von Elastomerlagern in
Streben zur Spurstabilisation
In dieser Anlage wird das Modell NCFN
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 NCFN
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.com7
©2014, Kistler Group
Wir1500
300-614d-08.14
Kistler Group
Eulachstrasse 22
8408 Winterthur
Switzerland
Tel. +41 52 224 11 11
www.kistler.com
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Europe, Asia, Americas, Australia
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