Servopresse IEF Werner, Bild: IEF-Werner

Im ersten Schritt schiebt und positioniert ein Schlitten die Feder unter die erste Servopresse. Die Presse belastet die Feder mit einer bestimmten Kraft und bringt sie so in eine definierte Form. Bild: IEF-Werner

Von der Idee bis zur fertigen Maschine: Diesen Weg gehen die Ingenieure bei IEF-Werner in Furtwangen im Schwarzwald oft von Anfang bis Ende oder sogar darüber hinaus: Oft kümmern sich die Automatisierungsspezialisten auch über die Inbetriebnahme hinaus um die Maschine. Frank Neugart, Produktmanager der Servopressen, berichtet exemplarisch von einem Projekt: Ein Unternehmen richtete sich mit seiner Anfrage nach einer Komplettlösung für die Prüfung von Tellerfedern an IEF Werner.

„Die Vakuum-Lösung handhabt die Feder schonend, ohne zusätzlichen Einfluss auf das Teil zu nehmen.“

Frank Neugart, Produktmanager der Servopressen, IEF Werner

Es war auf der Suche nach einer Anlage, welche die Bauteile mit unterschiedlichen Stärken als Schüttgut in hoher Taktzahl von einer Stanzmaschine aufnimmt, auf ihre Kennwerte prüft, die Gut- von den Schlechtteilen trennt und der weiteren Verarbeitung in hoher Geschwindigkeit zuführt. „Wir haben eine vollautomatische Lösung entwickelt, die komplett auf unserem Know-how basiert – und nahezu ausschließlich aus unseren eigenen Komponenten besteht“, erinnert sich Neugart.

Federn handhaben mit Vakuumtechnik

zwei Schlitten, Bild: IEF-Werner
Nach dem Vorsetzen schiebt der zweite Schlitten zwei Federn im Doppeltakt zu jeweils zwei weiteren Servopressen der gleichen Baureihe. Bild: IEF-Werner

„Wir haben die Prüfanlage in unserem Technikum aufgebaut und gemeinsam mit dem Kunden umgesetzt“, berichtet der Produktmanager. Er zeigt auf ein paar Tellerfedern, die sich extrem in ihren Kennwerten, wie beispielsweise der Stärke, unterscheiden. In der Produktionslinie werden die Bauteile in hoher Taktzahl aus Blechen gestanzt und sortenrein der Anlage zugeführt. Dort gelangen sie über eine Fördertechnik zu einem Wendeltopfförderer, der diese vereinzelt. „Für das Pick-&-Place haben wir einen Vakuumgreifer installiert, der die Feder von der Vereinzelung aufnimmt. Die Vakuum-Lösung handhabt die Feder schonend, ohne zusätzlichen Einfluss auf das Teil zu nehmen“, erklärt Neugart.

Der Greifer legt die Feder auf die weiterführende Fördertechnik. Dazu installierte IEF-Werner eine Li-neareinheit mit Direktantrieb der Baureihe Euroline 120 mit vier unabhängigen Schlitten. Sie fungiert als Transportachse der Tellerfedern zu den nächsten Stationen. In der Baureihe sind ein Linearmotor, ein Wegmesssystem und eine Führung integriert. Die Besonderheit ist: Auf der Lineareinheit können mehrere Schlitten unabhängig voneinander verfahren werden. Somit können mehrere Federn gleichzeitig in den nachfolgenden Stationen zu- und abgeführt werden.

Federn mit der Servopresse messen

Euroline 120, Bild: IEF-Werner
Auf der Euroline 120 werden mehrere Schlitten mit je einer Feder unabhängig voneinander verfahren. Bild: IEF-Werner

Um die Bauteile schonend auf der Transportachse zu bewegen, schieben die vier Schlitten diese zur jeweiligen Station. „Die Federn sind nach dem Stanzen oft verformt“, erläutert Neugart. Bevor sie geprüft werden können, müssen sie deshalb zuerst vorgesetzt werden, das heißt: Ein Schlitten schiebt und positioniert das Bauteil unter die erste Servopresse der Baureihe Aipress. Diese belastet die Feder und bringt sie in eine definierte Form.

Nach dem Vorsetzen schiebt der zweite Schlitten zwei Bauteile im Doppeltakt zu jeweils zwei weiteren Servopressen der gleichen Baureihe. „Diese Prüfpressen leiten eine definierte Messlast zwischen 16 und 32 Newton und messen anschließend die Höhe“, erklärt Neugart. Im nächsten Schritt entlasten die Systeme die Feder. In der Kraftmesseinheit erfolgt eine Parameterumschaltung zur Messung der Prüfkraft (200 bis 7.000 Newton) in Abhängigkeit der zuvor gemessenen Höhe.

Servopressen eignen sich gut für diese Anwendung, denn der Antriebsstrang besteht aus einer Servospindel mit passendem Servoantrieb. Dieser ist in einem massiven und verwindungssteifen C-Gestell aus Stahl integriert. Eine Präzisionsführung, welche die Querkräfte vollständig aufnehmen kann, hält den Antriebsstrang über den gesamten Arbeitsweg präzise in der Spur. Abgerundet wird das System mit einem direkt messenden optischen Wegmesssystem am Pressstempel, um Positionierungsfehler zu vermieden. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass sich der Antriebsstrang exakt an den benötigten Kraftbereich anpassen lässt.

Um den Vorgang zu überwachen und den Verlauf grafisch darzustellen, stattete IEF-Werner die Servopressen-Baureihe mit dem intelligenten Kraft-Weg-Monitor AiQ-Control aus. Dieser beinhaltet verschiedene Funktionen wie Hüllkurven und Kraft-Weg-Barrieren. Damit lassen sich Messgrößen exakt überwachen. In die Presse ist zudem die intelligente Prozessraumbeleuchtung Ailight integriert. Die Vier-Farb-LED-Technologie signalisiert dem Anlagenbediener den Status der Anlage und der Bauteile.

Als Steuerung für die Anlage dient ein Industrie-PC von Beckhoff. Dieser kommuniziert unter anderem über die Schnittstelle OPC-UA mit der übergeordneten Steuerung. „Warn- und Störmeldungen mit Meldungsnummer oder Zeitstempel werden gespeichert“, beschreibt Neugart. Zusätzlich überträgt die Anlage die Messwerte über eine sogenannte Q-DAS-Schnittstelle an ein QS-System. Die Anlage prüft alle Teile zu hundert Prozent. In Stichproben werden die Ergebnisse gespeichert. Die Bedienoberfläche zeigt dem Bediener alle Werte an.

Bei Schlechtteilen unterscheidet die Maschine, ob es sich um Ausschuss handelt oder um Federn, die sich nacharbeiten lassen. Je nach Ergebnis gelangen die Tellerfedern in unterschiedliche Behälter. Sind die Messwerte korrekt, werden sie mit dem Flachband Minitrans zur weiteren Verarbeitung transportiert.

Alles aus einer Hand

IEF-Werner kümmerte sich bei dem Projekt um die Konstruktion, die Herstellung der Komponenten, den Schaltschrankbau, die Inbetriebnahme sowie um die Abnahme. „Bis auf wenige Komponenten stammt alles aus unserem Haus – sogar sämtliche Motor- und Geberkabel“, berichtet Neugart. Der Auftraggeber bekomme nicht nur eine Servopresse, sondern den kompletten Prozess, beschreibt der Produktmanager.

Der Hersteller schulte zudem das Personal beim Betreiber und kommt laut Wartungsvertrag zweimal im Jahr, um die Anlage zu reinigen und zu überprüfen und gegebenenfalls auch zu kalibrieren. Heute läuft die Maschine im Drei-Schicht-Betrieb an sieben Tagen in der Woche.

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