Řízení a kontrola procesu při lisování a tváření

Tématem tohoto článku je představení nových typů lisovacích pohonů, kterými jsou elektrická servovřetena TOX-ElectricPower. Jedná se o kompletně vybavené servopohony, kde lisovací síla vzniká v axiálním směru pomocí mechanického planetového převodu. Toto servovřeteno je doplněno vhodným regulačním zesilovačem a softwarem, které umožňují požadovaná systémová řešení pro nejrůznější operace lisování a tváření.

Servozesilovač

Oproti běžným systémům lisování s kontrolou procesu nabízejí servolisy

TOX-ElectricPower plné řízení lisovacího procesu.

Postup lisování může být rozčleněn na několik navzájem nezávislých fází. V každé fázi lze naprogramovat rozdílné parametry lisování, tj. dráhu, sílu (v tlaku i tahu), čas včetně prodlev, rychlost a zrychlení beranu. Se současným monitorováním těchto veličin a vyhodnocováním průběhu lisování je možné do lisovacího děje vkládat rozhodovací podmínky a podle stavu externích parametrů vybírat vhodné podprogramy. U zvolených veličin může uživatel nastavit meze, od kterých se lisovací proces nesmí odchýlit. Jestliže se tak stane, řídicí systém ohlásí odchylku. Díky tomu lze zaručit kvalitu a průběžnou kontrolu při výrobě.

TOX-ElectricPower – servovřeteno

Elektroservolisy TOX-ElectricPower jsou flexibilní, vysoce přesné lisy. Uplatňují se jak pro univerzální pracoviště, tak i jako stavebnicové moduly pro individuálně koncipované automatizované montážní linky.

Externí paměti

Síla podřízená přání zákazníka

Osvědčeným a žádaným lisovacím zařízením pro mnoho výrobních aplikací a zpracovatelských operací je elektromechanický servolis TOX ElectricDrive – výrobek specialistů spojovací techniky TOX Pressotechnik z německého Weingartenu. Kompaktní systém se hodí k lisování a tváření právě tak dobře jako k prostřihování, ražení, tvarování, vsazování a pěchování, v neposlední řadě pak pro spojování plechů technologií spojů TOX. Nyní prezentuje výrobce druhou generaci pohonných systémů, a splňuje tím požadavky výrobců automobilů na ještě vyšší a komplexní automatizaci ve všech procesech.

Kratší procesové cykly

Při nezměněných vnějších rozměrech nabízejí nyní lisovací jednotky TOX ElectricPower četné nové vlastnosti, jakož i vyšší točivý moment servovřeten a rozšiřují tak pole použitelnosti a rozsah možných aplikací. Nová generace umožňuje hlavně kratší procesové doby cyklů, a to při stejných parametrech zdvihů – programovatelných silách a drahách. Oproti první verzi se rozšířilo také výkonové využití pro plné řízení servosystému, a to již od 5 % jmenovitého výkonu, což rozšířilo využitelnost silových rozsahů servovřetena. Zvýšením přesnosti měření síly mohla být navíc snížena maximální garantovaná celková chyba na 0,5 % jmenovité síly.

Modulárně vybudovaný systém se skládá z elektromechanického servovřetena EPM, kompaktního servoregulátoru EDC a vhodného svazku vodičů. Lisovací systém je doplněn vlastním programovým vybavením TOX-softWare a hodí se pro široké spektrum použití u tvářecích a lisovacích operací ve výrobě a montáži, pro měření a pro spojování plechů metodou TOX spojů. Výhody oproti běžným mechanickým nebo hydraulickým řešením nabízí systém pokaždé, když nezáleží jen na samotné lisovací síle, nýbrž na zcela přesné a flexibilní regulaci procesu tváření. Permanentní procesová kontrola a dokonalá procesová dokumentace jsou přitom samozřejmé, stejně tak i napojení na nadřazenou datovou síť.

Servolis PCG s pohonem EPMK 400 a bezpečnostní brzdou

Elektromechanické servovřeteno s integrovanou senzorikou měření síly a dráhy je k dostání v kompaktní konstrukci typu EPMK, kde hnací servomotor je namontován z boku, tak i jako štíhlá konstrukce s podélným uspořádáním všech komponentů, typy EPMS.

V obou těchto standardních provedeních se nabízejí servovřetena pro pracovní dráhy do maximálního zdvihu 250 nebo 300 milimetrů a pro lisovací síly v jmenovitých hodnotách do 10, 25, 55, 100, 200, 240 nebo 400 kN.

Nekomplikovaná konstrukce usnadňuje integraci do stávajících výrobních a montážních zařízení, lisů a robotů. Standardní hardware je vybaven zásuvným modulem pro ukládání programové logiky a parametrů regulátoru, jakož i pro Feldbus a komunikaci. Rozhraní sériové, Ethernet a Profibus vytváří přitom bázi pro jednoduché zapojení regulátoru do každého řídicího prostředí.

Servovřetena TOX-ElectricPower v kombinaci s brzdou splňují podmínky bezpečnostní kategorie 3 a 4 podle EN 954-1.

Robotové kleště TOX s elektropohonem EPMR

Programové vybavení TOX-softWare umožňuje jednoduchou a intuitivní obsluhu a současně zajišťuje kompletní sledování procesu v dané operaci. S ohledem na svou autonomnost nabízí četné možnosti napojení na stávající systémy řízení s rozdílnými softwarovými řešeními a vytváří tak systém komplexního řízení kvality výroby. Software umožňuje programovat a vyvolávat až 280 procesů se 2240 funkcemi. Správa projektů lze přitom uskutečňovat podle volby zákazníka – lokálně nebo síťově.

Přizpůsobivý a flexibilní

Nabízený systém TOX-ElektricPower spolu s TOX-softWarem přináší řešení pro různá zákaznická funkční rozšíření a umožňuje rychlou integraci do již stávajících systémů, jakož i úpravu podle specifických uživatelských požadavků. Tak může být například kompenzováno pružení celé sestavy stroje (rámu, přípravků a ostatních relevantních elementů) během lisovacího postupu. Nové možnosti nabízí také vyvolání rozhodovacích funkcí ve tvářecím programu, jakož i skoky do jiných podprogramů. Rozsáhlý vývojový diagram, který lze specificky přizpůsobit pro každý proces, podporuje řízení a přímé sledování kvality výroby (procesu) stejně tak jako přípravu dat pro statistiku a jejich archivaci. Přístupy do různých uživatelských a obslužných úrovní (pro rozhodování, údržba, sledování procesu apod.) jsou chráněny přístupovými hesly, což dále zvyšuje procesovou bezpečnost.

Kromě standardních provedení servovřeten lze splnit i specifické požadavky zákazníků, například větší délku zdvihu až do 600 milimetrů, integraci zvláštních servomotorů, změnu převodového poměru, zvláštní délky svazku vodičů až do 25 metrů. Systém může pracovat i s externí senzorikou nebo softwarovou integrací a akceptovat externí signály uživatele, např. teplotu, laserově sledovanou polohu apod.

Integrovaná bezpečnost

Ve spojení s dvouručním ovládáním nebo světelnou závorou splňují lisy na základě ověření prototypového vzoru nejvyšší požadavky podle bezpečnostní kategorie 4.

Široký rozsah lisovacího tlaku od 0,5 do 400 kN předurčuje lisovací moduly TOX-ElectricPower kromě aplikací pro individuální stavbu lisovacích systémů také pro různá použití ve speciálních výrobních strojích, jakož i v montážních stanicích a zařízeních.

TOX-ElectricPower ve službách zákazníka

Všechny výše uvedené výhody pro lisovací a tvářecí operace navíc včetně spojování plechových dílů TOX-spoji rozhodovaly u velkého automobilového výrobce při výběru univerzálního, flexibilního lisovacího systému. Cílem projektu bylo vyřešit zařízení pro nalisování nápravových ložisek ve výrobě s možností dalšího využití k testovacím a zkušebním účelům. Rozhodující pro zajištění potřebné kvalitativní a procesní bezpečnosti přitom bylo, aby zařízení umožňovalo přesně určit, analyzovat a také dokumentovat skutečně se vyskytující lisovací síly v průběhu celé operace.

Řešení úkolu splňuje standardní stojanový lis PCG s C rámem, kde jako lisovací pohon je použit TOX-ElectricPower typu EPMK 400. Montáž dvojité bezpečnostní brzdy v servovřetenu umožňuje vkládání obrobků ručně v souladu s příslušnými předpisy podle bezpečnostní kategorie 4.

Servovřeteno dosahuje maximální lisovací síly 200 kN jak v tahu, tak i v tlaku, a to v celém zdvihu vřetena 300 mm. S ohledem na aplikaci se pracuje s rychlostí pracovního pístu až 10 mm za sekundu a s opakovatelnou polohovací přesností 0,01 milimetru. Dvě vyměnitelné desky stolu dovolují rychlou a flexibilní přestavbu a zabudování různých nástrojů dle požadavku. Programování a obsluha servolisu se uskutečňují přes standardní PC a separátní obslužný panel.

Pro uživatele byla při výběru lisovacího systému TOX rozhodující především logická koncepce pohonu, vizualizace průběhů síly – dráhy – s možností okamžité reakce v reálném čase lisování. Dále pak možnost archivování procesních dat ve vlastním intranetu a univerzální použití lisu pro nejrůznější geometrie součástek. Pozitivní roli při získání projektu sehrálo rovněž odborné a zákaznicky orientované poradenství spolu s technickou podporou specialistů jak ve výrobním podniku, tak i kvalifikované obchodně-technické zastoupení firmy přímo v místě zákazníka.

Wolfgang Laux

Ing. Ladislav Kvapil

TOX Pressotechnik, OK Strojservis

Od 1. 2. 2015 změna přímého zastoupení společnosti TOX^® PRESSOTECHNIK GmbH & Co. KG pro Českou republiku a Slovenskou republiku.

Kontakty na www.tox-cz.com.