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Steuerung für integrierten, prozesssicheren Gewindeformprozess in Stanz- und Umformwerkzeugen

Von: BSAcv

Für die elektronische Gewindeformeinheit „SKG“, die das Unternehmen STS Systec aus Villingen – Schwenningen entwickelte, hat die BSAutomatisierung GmbH aus Rosenfeld die Steuerungstechnik realisiert.

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Mit ihrer zehnjährigen Erfahrung im Bereich der Steuerungstechnik und Automatisierung überzeugte die BSAutomatisierung die STS Systec von einer guten und konstruktiven Partnerschaft.

Ziel war es eine Lösung zur Prozessintegration in Stanz- und Umformwerkzeugen, Stanz-Biegeautomaten, Vorrichtungen und Transferpressen mit bislang nicht verfügbaren Leistungsdaten und Diagnosefunktionen zur Verfügung zu stellen.

Hierzu war neben dem neuartigen mechanischen Aufbau mit beweglicher Gelenkwelle auch die Auswahl eines möglichst kostengünstigen und durchgängigen Antriebs- und Steuerungskonzepts entscheidend. In der ausgewählten SEW-Steuerung können unter anderem die Parameter für die jeweilige Anwendung der Gewindeformeinheit mit entsprechendem Programmnamen hinterlegt und abgespeichert werden. Auf diese Weise kann ein System sehr schnell und einfach konfiguriert werden.

Dank der Trennung des Formerkopfes und des Antriebs durch die Gelenkwelle kann ein Servomotor eingesetzt werden, der den jeweiligen Anforderungen an Hubzahlen und benötigtem Drehmoment gerecht wird. Mit dem entsprechenden Motor können Schnittgeschwindigkeiten bis 100 m/min am Formerwerkzeug realisiert werden. Wichtig ist neben der hohen Drehzahl und dem benötigten Moment eine möglichst hohe Beschleunigung des Motors. Dies alles wird von den Steuerungsspezialisten aus Rosenfeld mit ausgewählten SEW-Antrieben realisiert.

Das von der BSAutomatisierung verwendete Antriebssystem ist in der Lage, den Formerkopf auf die vorgegebene optimale Geschwindigkeit zu beschleunigen, ehe dieser in das Material eingreift. Dadurch stimmt die real erreichte Zeit des Gewindezyklus mit der geforderten errechneten Zeit überein und die Hubzahlen der Presse werden problemlos erreicht. Somit ist ein Höchstmaß an Prozessstabilität gewährleistet. Gleichzeitig erfährt das Formerwerkzeug eine gleichbleibende Schnittgeschwindigkeit beim Eingriff in das Material, dies erhöht nicht nur die Standzeiten der Werkzeuge, sondern erhöht die Qualität des geformten Gewindes sichtbar.

Um die Produktionsprozesse der Einheit überwachen und nachvollziehen zu können, realisierte die BSAutomatisierung speziell für die SKG eine spezielle hundertprozentige Prozesskontrolle. Diese überwacht, kontrolliert und protokolliert den gesamten Gewindeformprozess für jedes Gewinde.

Fehlerzustände, wie gebrochenes Werkzeug, nicht vorhandene Kernlöcher, abweichende Toleranz des Kernlochs, mangelnde Qualität des Gewindes und fehlerhafter Zustand des Gewindeformwerkzeugs, werden innerhalb von Millisekunden erkannt und ausgewertet. Tritt im laufenden Prozess eine Abweichung auf, wird im selben Moment ein Stoppsignal an die Presse oder Anlage ausgegeben. Die Anzahl an Ausschussteilen wird minimiert und die Werkzeuge geschont. Die Prozesskontrolle erfolgt allein über die Auswertung des vom Servomotor aufgebrachten Drehmoments. Damit sind zusätzliche Sensoren samt Zuleitungen am Formerkopf überflüssig und weitere Fehlerquellen (z.B. Drahtbruch und anderes) sind von vornherein ausgeschlossen. Die Prozessgrenzen werden von der Steuerung anhand von Referenzteilen und der spezifizierten Toleranzbreite automatisch ermittelt. Dadurch entfallen aufwändige Testreihen zur Grenzwertermittlung. Über die Steuerung im Schaltschrank besteht die Möglichkeit, die Daten bzw. die Drehmomentwerte für jedes gefertigte Gewinde auszulesen und in eine Excel Liste zu übernehmen oder direkt an einen QS-Server als Qualitätsprotokoll weiterzugeben.

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