Angemessene Kraftentfaltung

Die Automatisierung macht auch vor dem Fügen und Einpressen nicht Halt: Mit seinen elektromechanischen Fügesystemen bietet Kistler Lösungen, die in Sachen Prozess- und Ressourceneffizienz die Nase vorn haben.

01. Mai 2017
Das mobile Prüfcenter Schatz-Combitest bietet erstmals die Gelegenheit, sämtliche Werkzeuge in der Montage akkurat und normenkonform vor Ort zu prüfen. (Bild: Kistler)
Bild 1: Angemessene Kraftentfaltung (Das mobile Prüfcenter Schatz-Combitest bietet erstmals die Gelegenheit, sämtliche Werkzeuge in der Montage akkurat und normenkonform vor Ort zu prüfen. (Bild: Kistler))

In automatisierten Fertigungslinien sind Fügesysteme, die Bauteile durch Einpressen kraft- und formschlüssig dauerhaft miteinander verbinden, unverzichtbar. In der Automobil- und Zuliefererindustrie wird diese Technik in verschiedenen Bereichen genutzt, etwa bei der Motor-, Getriebe- oder Lenkungsmontage. Auch bei der Fahrwerk- und Achsmontage ist das Fügen und Einpressen Standard. Solche Aufgaben werden oft mit fluidtechnischen Systemen gelöst.

Bis vor 20 Jahren setzten Maschinenbauer hierfür fast ausschließlich pneumatische, pneumohydraulische oder hydraulische Antriebszylinder ein. Im Zuge der Flexibilisierung und der Forderung nach höherer Energieeffizienz stoßen diese jedoch an ihre Grenzen: Der Wirkungsgrad ist niedrig – teilweise unter zehn Prozent –, Wartung und Instandhaltung sind aufwendig, und eine genaue Kraftabschaltung ist schwierig. Elektromechanische NC-Fügesysteme von Kistler sind eine wirtschaftliche Alternative.

Schneller, präziser, nachhaltiger

Kistler bietet für den Kraftbereich bis 300 Kilonewton diverse Fügesysteme – vom standardisierten Einzelmodul bis zur Sonderanfertigung. Der Kunde hat zunächst die Wahl zwischen sechs verschiedenen Baureihen mit speziellen Anforderungen, zum Beispiel enge Montageverhältnisse, einen weiten Messbereich oder das Fügen mit Rotationsbewegung. Für Letztere ist das Modul ›NCFR‹ mit zwei Hohlwellenmotoren ausgestattet, die eine vom Pressen unabhängige Drehbewegung ermöglichen.

Jedes NC-Fügesystem hat eine integrierte Kraftregelung per ›Maxymos NC‹. Damit können zum Beispiel Setzverhalten konstant nachgeführt werden. Die Stauchungskompensation unterbindet die Aufbiegung des Gestells und die Stauchung des Bauteils, so dass die Positioniergenauigkeit nicht mehr kraftabhängig ist. Auch in Sachen Wartung können die elektromechanischen Systeme überzeugen: Über einfach zugängliche Schmieranschlüsse ist in vielen Fällen eine Schmierung pro Jahr ausreichend.

 

NC-Fügesysteme amortisieren sich nach rund zwei Jahren. Großen Anteil daran haben niedrigere Energiekosten: Wie eine im Mai 2012 veröffentlichte Studie der Universität Kassel (Christoph Pohl, Jens Hesselbach: »Lasten effizient gestemmt«) zeigte, verbrauchen elektrische Zylinder 77 Prozent weniger Energie als konventionelle hydraulische und 90 Prozent weniger als pneumatische Systeme.

Das Maxymos NC überwacht und steuert das Fügen. Anhand der XY-Verläufe von Kraft und Weg kann die Qualität während des Einpressvorgangs überwacht und – dank Anbindung über Sercos III – in Echtzeit gesteuert werden. Damit lassen sich Zykluszeiten optimieren, Stillstandszeiten verhindern und die Maschinenproduktivität erhöhen. Visualisiert und bedient wird das Ganze über ein Touch-Display, dessen Software auch die Kombination mehrerer Fügemodule ermöglicht. 

Kistler auf der Control 2017

Weitere Lösungen zeigt Kistler auf der Control, zum Beispiel Combitest: Das mobile System vereint die Kalibrierung von Hand-Drehmomentschlüsseln mit der Prüfung automatisierter Schraubsysteme. Dem Kunden bietet das kompakte, akkubetriebene Gerät die Möglichkeit, sämtliche Werkzeuge vor Ort zu prüfen und deren Prozessfähigkeit sicherzustellen. Damit sinkt der Aufwand für die regelmäßigen Werkzeugprüfungen.

 

Das Mess- und Auswertegerät Inspectpro ermöglicht die Prüfung von Drehmoment und Drehwinkel bei Schraubverbindungen. Montageprozesse lassen sich damit grafisch analysieren. Um Prüfungen schneller zu realisieren, können auch spezifische Software-Module entwickelt werden. Neu ist zum Beispiel die Lizenz „Werkzeugverwaltung“: Damit können Werkzeuge vorab angelegt und direkt aufgerufen werden. Auf der Messe zeigt Kistler, wie einfach sich mit Inspectpro Prüfprozesse realisieren lassen.

Die Produktlinie Maxymos steht für Prozessüberwachungssysteme, die eine integrierte Qualitätskontrolle von Fertigungsschritten erlauben. Jetzt hat Kistler erstmals eine Durchgängigkeit zwischen Maxymos TL und Maxymos NC, dem System zur Überwachung elektromechanischer Fügeprozesse, geschaffen: Mit Split-View und Multi-View lassen sich die XY-Kurvenläufe beider Systeme vergleichen. Als weitere Neuheit zeichnet das Maxymos 1.4 – bei Bedarf – Änderungen im Geräte Set-up auf.

 

Robustheit trifft auf hohe Dynamik

Der Drehmomentsensor 4503B hat erweiterten Funktionen: So wurde die bisher optische Drehzahl- und Winkelerfassung durch eine magnetische ersetzt. Damit kann der robuste Sensor gefahrlos in industrieller Umgebung eingesetzt werden, ohne dass zusätzlicher Wartungsaufwand entsteht. Darüber hinaus wurde die Elektronik des Drehmomentsensors verbessert: Für hochdynamische Messungen hat der 4503B jetzt eine Grenzfrequenz von zehn Kilohertz.

Piezoelektrische Sensoren von Kistler haben dank ihrer robusten Bauweise Kraftvorgänge auch bei schwierigen Bedingungen im Auge. Sie haben kurze Messwege und eine lange Lebensdauer. Außerdem lassen sich mit den Quarzelementen auch sehr kleine Kräfte messen. Kistler bietet für solche Anwendungen ein umfassendes Portfolio an miniaturisierten Kraftsensoren für beengte Bauräume.