anwenderreportage

Sigmatek SDD 210: Intelligente Antriebe revolutionieren Niettechnologie

Nach vier Jahren Entwicklungszeit präsentierte das Schweizer Traditionsunternehmen BalTec seine neueste Entwicklung „Electric“. Das Antriebsmodul zum Nieten und Pressen mit integrierter Servotechnik erfüllt alle zukünftigen Kundenanforderungen in puncto Prozessgeschwindigkeit, Präzision, Kompaktheit und Flexibilität. Es wurde zusammen mit dem Automatisierungsspezialisten Sigmatek entwickelt.

Von klein bis groß: Sigmatek bietet für jeden Antrieb die passende Technologie.

Von klein bis groß: Sigmatek bietet für jeden Antrieb die passende Technologie.

Shortcut

Aufgabenstellung: Entwicklung intelligenter Antriebslösung für Nietmaschinen.

Lösung: Steuerungs- und Antriebstechnik von Sigmatek, Servodrive SDD 210 und S-DIAS.

Nutzen: Höherer Produktionsoutput, integrierte Sicherheitstechnik, Prozesssicherheit.

Die Kernkompetenz der BalTec Maschinenbau AG mit Sitz in Pfäffikon besteht darin, mittels Niettechnik Bauteile kraft- und formschlüssig miteinander zu verbinden. Ausgehend von der Grundfunktionalität des Radialnietverfahrens mit einer linearen Hubbewegung und der überlagerten Rotationsbewegung wurde mit einem neuen elektromechanischen Verfahren die Radial- und Taumelniettechnik revolutioniert: Es ermöglicht, unlösbare mechanische Verbindungen mit hoher Geschwindigkeit und Präzision zu erzielen. Gegenüber klassischen pneumatischen oder hydraulischen Lösungen konnte BalTec mit Einsatz der Servotechnologie, die verschiedenen Maschinentypen von zwölf auf vier reduzieren, was sowohl für BalTec als auch für die Kunden die Ersatzteilhaltung wesentlich vereinfacht.

Mit dem neuen Antrieb ist eine frühzeitige Prozessdiagnose durch prozessintegrierte, hundertprozentige Qualitätssicherung und Fehlererkennung möglich.

Mit dem neuen Antrieb ist eine frühzeitige Prozessdiagnose durch prozessintegrierte, hundertprozentige Qualitätssicherung und Fehlererkennung möglich.

Klaus Huber
Product Manager bei BalTec

„Dank der Servotechnik erreichen wir einen wesentlich höheren Produktionsoutput.“

Kein Antrieb von der Stange

Klaus Huber, Product Manager bei BalTec, war federführend bei der Entwicklung der neuen elektromechanischen Maschinengeneration Electric. „In der Evaluationsphase hatten wir bereits klare Vorstellungen was der neue Steuerungs- und Antriebslieferant mitbringen soll. Bei Sigmatek fanden wir die geforderten Kriterien“, erklärt er. Dazu gehörte in erster Linie Flexibilität, was die Antriebstechnik betrifft. „Ein Antrieb von der Stange kam für unsere Niettechnik nicht infrage, da zwei AC-Servomotoren kompakt in einem Gehäuse integriert sind“, sagt er.

Der Antrieb ist nun eine patentierte Spezialanfertigung aus dem Hause BalTec. Der Spezialantrieb besteht aus einem Motor für die Linearbewegung und einem Weiteren für die Drehbewegung des Prozesskopfs. Zur Temperaturüberwachung sind alle Statoren mit Thermofühlern ausgestattet. Insgesamt kommen drei Wegmesssysteme für die Linearachse zum Einsatz, davon sind zwei sicherheitsrelevant. Die verschiedenen Prozessköpfe lassen sich mit wenigen Handgriffen austauschen. Mit einer Spindel wird eine verstellbare Vorschubgeschwindigkeit von 1 … 140 mm pro Sekunde und eine Kraft von 3 … 15 kN erreicht. Die zwei Servoregler und Leistungsteile zur Ansteuerung der Motoren inklusive Netzfilter und Netzdrossel sind in einem Gehäuse eingebaut, was den Footprint im Schaltschrank reduziert.

Unter dem Strich ergeben sich für die Anwender, gegenüber den klassischen pneumatischen und hydraulischen Lösungen, entscheidende Vorteile durch den Einsatz von Servoantrieben: Es ist ein höherer Produktionsoutput aufgrund kurzer Zykluszeiten erzielbar (bis zu Faktor 2), die Wartungskosten sind geringer, die kompakte Bauform erlaubt eine engere Positionierung in Anlagen und es kommt im Vergleich zum pneumatischen/hydraulischen System auch zu einer Energieersparnis. Last but not least sprachen noch die dynamische und flexible Adaptierbarkeit an neue Produkte und Produktionsanforderungen sowie eine frühzeitige Prozessdiagnose-Möglichkeit durch prozessintegrierte, hundertprozentige Qualitätssicherung und Fehlererkennung für Servoantriebe.

Während des Nietprozesses kann die Sigmatek-S-DIAS-Steuerung in Echtzeit auf die Motorparameter zugreifen.

Während des Nietprozesses kann die Sigmatek-S-DIAS-Steuerung in Echtzeit auf die Motorparameter zugreifen.

Infos zum Anwender

Kernkompetenz der BalTec-Gruppe mit Hauptsitz in Pfäffikon, Schweiz, liegt in der Herstellung von Maschinen für die Verbindungstechnik – speziell für die Radial-Niettechnik aber auch für die Taumel-Niettechnik, das Rollieren und das Pressen. Bereits 1968 hat BalTec, damals noch als Bräcker, die Radial-Niettechnik in verschiedenen Branchen bekannt gemacht. Heute ist das Unternehmen mit sechs eigenen Standorten und 40 Vertriebspartnern auf allen Kontinenten vertreten.

Alles unter Kontrolle

„Ein weiterer, erheblicher Vorteil gegenüber den bisherigen Lösungen besteht darin, dass während des Nietprozesses die Sigmatek-S-DIAS-Steuerung in Echtzeit auf die Motorparameter zugreifen kann. So erreicht der Kunde wesentlich präzisere Ergebnisse beim Umformen. Auch Aufzeichnung, Visualisierung und Speicherung von Prozessdaten sowie Kraft-/ Weg-Prozesskurven für den Nietvorgang sind einfach möglich“, beschreibt Klaus Huber. Die erfassten Prozessdaten sind z. B. in der Automobilbrache für die Rückverfolgbarkeit wichtig. Die Kunden profitieren u. a. von einer einfacheren Einhaltung und Überprüfung von vordefinierten Qualitätsmerkmalen, einer lückenlosen Dokumentation des Prozesses, einer Reduktion von Ausschuss- und Nachbesserungskosten und reduzierten Prozesszeiten dank dynamischer Werkstückerkennung. All diese Vorteile bieten hohe Relevanz für Prozessfähigkeitsnachweise und auch für die Produkthaftpflicht.

Für den schnellen Datenaustausch zwischen der Steuerung und dem Servodrive SDD 210 kommt der Echtzeit-Ethernet-Bus Varan zum Einsatz, der mit Schnelligkeit und Datensicherheit punktet.

Sicherheitstechnik implementiert

„Alles aus einer Hand, kompakt und modular: Das waren unsere Vorstellungen für das Steuerungskonzept. Das heißt, SPS, Drive, Safety sowie eine komfortable Entwicklungsumgebung waren ebenfalls wichtige Entscheidungskriterien“, führt Huber weiter aus. „Die Sicherheitsstufe unserer Nietmaschinen entspricht derjenigen einer Presse, deshalb legten wir großes Augenmerk darauf. Und ein enormer Vorteil der Sigmatek-Lösung ist, dass die Sicherheitsmodule nicht nur in die Steuerungshardware, sondern auch in die Software vollständig integriert sind“, ergänzt er.

BalTec Nietmaschinen sind oft in einen voll automatisierten Fertigungsprozess eingebunden. Die Kommunikation funktioniert in diesen Fällen über digitale Ein- und Ausgänge. Es wird allerdings vermehrt auch über Ethernet-Schnittstellen mit OPC-UA-Protokoll mit diesen Maschinen kommuniziert. Auch diese Verbindung ist mit der Sigmatek-Steuerung einfach möglich. „Bei unseren Nietmaschinen werden in gewissen Fällen die zu bearbeitenden Werkstücke von Hand eingelegt. Nun spielt es keine Rolle, ob für die Sicherheit beim Einlegeprozess ein Lichtschutzgitter oder eine Schutztür mit Sicherheitskontakten zum Einsatz kommt. Der Kunde hat die Wahl. Bei unerlaubten Eingriffen durch das Bedienpersonal kommen die integrierten Sicherheitsfunktionen STO (Safe Torque Off) und SOS (Safe Operation Stop) zum Einsatz“, erklärt Klaus Huber.

Nicht nur die Technologie war entscheidend

Für die Neuentwicklung einer Maschinengeneration wie der „Electric“ von BalTec spielen bei der Auswahl des Partners für Steuerungs- und Antriebstechnik auch Softskills eine wesentliche Rolle. „Wir von BalTec hatten die Ideen und das Wissen, was unsere Kunden in Zukunft brauchen, zudem die Vorstellung, wie die neue Maschine aussehen soll. Sigmatek verfügt, neben der Hardware und den Tools, auch über das notwendige Technologie-Know-how“, resümiert Huber. „Außerdem waren für den Projekterfolg Faktoren wie Flexibilität bei der Antriebslösung, Offenheit bei den innovativen Safety-Anforderungen sowie eine große Portion Interesse entscheidend“, fügt er abschließend hinzu.

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