Flexible Produktionssysteme zum kaltumformenden Fügen von Blechbauteilen
Intelligente Roboterzangen
Die Automatisierung von Prozessen beim kaltumformenden Fügen von Blechbauteilen erfordert flexible Produktionssysteme. Multitechnologiesysteme bestehend aus einer Steuerung und einem intelligenten Busknoten in Kombination mit einem umfangreichen Zangenbaukasten leisten hier wertvolle Hilfestellung.
Bei der Steuerung Tox-HMI können mit einer Software mehrere Zangen, die für unterschiedliche Fügeverfahren ausgestattet sind, gesteuert werden. (Bild: Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG)
Das Unternehmen Tox Pressotechnik hat sich sowohl auf Fügetechnologien als auch auf wirtschaftliche Produktionseinrichtungen bei der Fertigung von Karosserien und Blechbauteilen spezialisiert. Der Leistungsumfang erstreckt sich von Blechverbindungs- oder Fügeverfahren über Antriebszylinder zur Presskrafterzeugung und Fördertechnik für die Fügeelemente bis hin zur Systemsteuerung und der Prozessüberwachung samt Software. In Gestalt von Multitechnologiesystemen, bestehend aus der Steuerung als zentralem Baustein sowie dem peripheren Baustein Tox-ZVK, erhalten Kunden komplette Lösungen, die durch hohe Produktionsleistung, Flexibilität und überwachte Prozesse gekennzeichnet sind. In enger Abstimmung werden dabei aus dem unternehmenseigenen Baukasten zum einen Zangen (C-Bügel in Standard- oder kundenspezifischer Sonderausführung) und zum anderen Antriebe (pneumohydraulische Zylinder der Baureihe Tox-Kraftpaket oder elektromechanische Servoantriebe der Baureihe Tox-ElectricDrive) ausgewählt. Diese wiederum werden mit den entsprechenden Setzköpfen und Matrizen zur automatisierten Verarbeitung z.B. von Halbhohlstanz-, Vollstanz- oder Clinch-Nieten sowie Funktionselementen bestückt. Die Zangen sind wahlweise auch mit einem matrizenseitigen Antrieb ausgerüstet.
Die Roboterzange von Tox Pressotechnik verfügt über den Servoantrieb Tox-ElectricDrive. (Bild: Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG)
Intelligenter Busknoten
Die Roboterzangen, Peripheriemodule, Prozessgeräte und Motion-Controller sind per Industrial Ethernet (Ethercat) mit der Steuerung verbunden. Der intelligente Busknoten ZVK bereitet Datensignale auf und ist zugleich auch Datenspeicher. Status- und Konfigurationsdaten werden remanent im Datenspeicher abgelegt und sind auch nach einem Spannungsabfall verfügbar. Analogsignale werden vor der Übertragung digital aufbereitet. Zu den Daten, die eine Fügezange liefert, gehören selbstverständlich Wartungs- und Standzeitzähler. Predictive Maintenance benötigt laufend aktualisierte Zählerstände, um effizient betrieben werden zu können. Jede Fügezange führt daher eigene Zählerstände mit sich und kann damit individuell gewartet werden. Darüber hinaus können weit mehr sensorisch erfasste Daten an die Steuerung übertragen werden. Sowohl Temperaturzustände als auch Zykluszeiten einzelner Bewegungen, Drücke, Spannungen, Ströme oder Füllstände sind Informationen, die zum Steuern und Regeln eines Technologiesystems erforderlich sind. Diese Sensordaten erlauben im Ernstfall ein gezieltes, schnelles Eingreifen, sofern das System nicht selbst schon aktiv geworden ist.
Elektronisches Datenblatt
Das Vorhalten von Konfigurationsdaten auf dem Busknoten vereinfacht ebenfalls die Instandhaltung der Fügegerätschaften. Mit Hilfe des elektronischen Datenblattes, das auf dem Busknoten abgelegt ist, können Zangenwechsel in kurzer Zeit durchgeführt werden. So meldet sich die Fügezange bei einem Zangenwechsel wieder automatisch an der Steuerung an. Das Merkmal Autokonfiguration hilft zudem, Ausfallzeiten im Falle eines Anlagenstillstands zu reduzieren. Daten, die von einer Fügezange zur Steuerung gesendet werden, sind im Datenvolumen reduziert aufbereitet. Das spart Bandbreite in der Kommunikation im Anlagenumfeld. Die unterschiedlichen Signalanforderungen der verschiedenen Technologien werden über die Busleitung gebündelt. Das Kabelpaket als verbindendes Element zwischen Fügezange und Steuerung ist einheitlich aufgebaut. Somit können an einem Roboter verschiedene Technologien über dasselbe Kabelpaket betrieben werden. Auch Erweiterungen der externen Peripherie, z.B. Werkzeugwechsler oder Sprühmittelbehälter, werden über den Ethercat-Systembus in das Technologiesystem eingebunden.
Steuerung in drei Versionen
In Verbindung mit der Steuerung bietet das System eine hohe Flexibilität, die beim Planen von Anlagenlayouts und auch beim Betreiben der Anlagen nutzenbringend eingesetzt werden kann. Auch hier können Anwender je nach den jeweiligen Anforderungen zwischen drei Steuerungen mit unterschiedlichen Ausbaustufen wählen. Die Version Basic setzt einen kundeneigenen PC voraus, die Version Advanced benötigt keinen eigenen PC, setzt aber eine kundeneigene Visualisierung voraus. Bei der Version Smart liefert Tox Pressotechnik das gesamte Steuerungs- und Bedienkonzept. In Kombination mit einer standardisierten und flexiblen Supportarchitektur sowie standardisierten Schnittstellen wie Tox-HMI, Datenausgang und Dateneingang stehen intelligente und wandlungsfähige Systeme zur Verfügung. Sie lassen sich durch die Möglichkeit des Wechselns von Werkzeugen, Zangen oder Sensorwerkzeugen bei kurzen Umrüstzeiten auch für kommende Aufgaben nutzen.
Filterung durch Softwaretools
Die im Detail und im System ermittelten und zunächst als unstrukturierte Informationen vorhandenen Daten werden über Softwaretools gefiltert, die sich wiederum aus dem Wissen des Herstellers und der Anwender speisen. Die ausgewerteten Daten stehen allen Entscheidungsträgern zur Verfügung, z.B. für die Instandhaltungsplanung, Predictive Maintenance, Überwachung und Analyse sowie für Simulationen für die Prozessverbesserungen.
