Servo Press Assembles Fine and Large Parts at the Same Time

IEF-Werner GmbH ha ricevuto da un potenziale cliente la richiesta di fornire una pressa unica che consentisse la crimpatura, ossia l’unione tramite deformazione plastica, di componenti metallici molto piccoli e componenti di grandi dimensioni per dare origine a un’unità unica. L’azienda specializzata in automazione con sede a Furtwangen (Germania) è stata in grado di rispondere a questi requisiti con una macchina della sua serie di servo presse aiPRESS con una forza di pressatura di 12 kilonewton. Questa soluzione fornisce la forza necessaria e un livello di precisione molto elevato. Gli utenti hanno bisogno di un solo sistema, che consente di risparmiare sui costi di investimento e offre giunzioni di alta qualità e facilmente riproducibili in tempi ridotti.

Per mantenersi competitivi, i produttori devono rispondere a ordini da parte dei clienti che richiedono sempre maggiore flessibilità. Il fatto che sul mercato vengano immessi nuovi prodotti o nuove versioni dei prodotti a intervalli sempre più brevi fa sì che le richieste relative ai macchinari aumentino e cambino rapidamente. I sistemi devono essere in grado di lavorare materiali molto diversi tra loro in termini di struttura, dimensioni o spessore. I nuovi sistemi, però, sono costosi e una volta che sono stati avviati devono essere utilizzati al massimo della loro capacità. Un utente attivo nel campo dell’ingegneria medica si è trovato a dover creare tramite deformazione un’unità unica utilizzando componenti molto diversi tra loro che, per essere deformati, richiedevano forze di pressatura molto diverse. L’unità era costituita da componenti in metallo molto piccoli da un lato e da componenti molto grandi e spessi dall’altro. “Per questa operazione era necessario utilizzare una pressa che fosse in grado di eseguire due fasi di processo diverse mantenendo un livello di precisione elevato” spiega Frank Neugart, Product Manager per le servo presse di IEF-Werner GmbH. Inoltre, questa soluzione flessibile doveva essere abbastanza grande da rispondere alle esigenze di eventuali ordini futuri che avrebbero probabilmente richiesto una forza ancora maggiore. Questo approccio era ragionevole, in particolare per quanto riguarda i macchinari destinati all’ottimizzazione. Entrambe le fasi della lavorazione richiedevano la crimpatura dei componenti.

Frank Neugart, Product Manager per le servo presse di IEF-Werner GmbH a Furtwagen, Germania

“La tecnologia servoelettrica consente di controllare il processo in modo tale che la compensazione necessaria sia ottenuta con una precisione di pochi micrometri.” Frank Neugart, Product Manager per le servo presse di IEF-Werner GmbH

Un’unica pressa per tutte le necessità

Gli ingegneri di IEF-Werner hanno analizzato attentamente le richieste e hanno fornito al cliente una macchina della serie di servo presse aiPRESS con una forza di pressatura di 12 kilonewton.

“Questa serie consente di realizzare processi di giunzione ad alta precisione in modo automatico e riproducibile” spiega Frank Neugar.

"I sistemi sono progettati in maniera flessibile e possono essere integrati sia in linee di assemblaggio che in postazioni di lavoro manuali. La tecnologia servo elettrica presenta dei vantaggi significativi in questa applicazione, perché consente agli operatori di impostare alcuni parametri, come ad esempio la velocità. A seconda della precisione richiesta, è possibile implementare tempi di ciclo molto brevi, perché la forza motrice agisce su un mandrino” afferma Frank Neugart.

La base della pressa è costituita da un telaio a C di grandi dimensioni e resistente alla torsione. Il sistema elimina le deformazioni, le flessioni o l’avvio di processi che potrebbero avere conseguenze sui componenti di trasmissione della forza durante il processo di pressatura tramite il disaccoppiamento del sistema di misurazione e compensa questi effetti con il servocontrollo.

La trasmissione è costituita da un mandrino di precisione, un servomotore e una guida ad albero cavo che permettono di assorbire completamente le forze laterali. Con aiPRESS, una guida di precisione mantiene la trasmissione perfettamente all’interno del binario per l’intera durata del movimento. “Gli errori di posizionamento risultanti dalla deviazione di un albero cavo possono essere esclusi” afferma Frank Neugart. Un sistema di configurazione consente di adattare la trasmissione all’intervallo di forza richiesto. In questo modo, il servomotore lavora in condizioni di esercizio ottimali. L’utente può adattare i valori di processo fondamentali, quali forza di avanzamento, velocità trasversale, tempo di posizionamento e precisione per l’applicazione specifica.

La visualizzazione del processo aiLIGHT indica le diverse condizioni di lavoro tramite una tecnologia LED a quattro colori a risparmio energetico.
aiPRESS con coperchio protettivo automatico e software aiQ-CONTROL

Giunzioni di alta qualità

“Per consentire un’implementazione precisa di entrambe le fasi del processo, abbiamo dotato aiPRESS di un sensore di forza piezoelettrico con due intervalli di funzionamento scalabili” spiega Frank Neugart.

“Essi assicurano misurazioni precise tramite la possibilità di modificare i parametri nel sensore.” IEF-Werner ha lavorato a stretto contatto con HBM Test and Measurement (HBM) per implementare questa taratura fuori intervallo.

I sensori piezoelettrici costituiscono un’alternativa reale ai sensori basati su estensimetri, soprattutto quando è necessario garantire un intervallo di misura molto ampio. I trasduttori di forza piezoelettrici consentono l’acquisizione di forze comprese tra pochi newton e molti kilonewton. Se è stata eseguita la taratura necessaria, è possibile utilizzare un unico sensore per diversi intervalli di forza.

IEF-Werner utilizza il trasduttore di forza piezoelettrico CFT/25kN di HBM. Questo sensore è stato sottoposto a pre-tensione e tarato ed è ora pronto per l’uso immediato. Il nucleo del sensore CFT con capacità di 25 kN è composto da un cristallo di fosfato di gallio. Questo materiale presenta il vantaggio di raggiungere una sensibilità del sensore doppia rispetto al quarzo che viene usato normalmente. Le deviazioni e il rumore sono ridotti, il che permette di ampliare notevolmente l’intervallo di misura. Il sensore è collegato all'amplificatore di carica CMD 600 tramite dei cavi anti-rumore speciali. CMD 600 offre due set di parametri programmabili, un’ampiezza di banda molto alta e deviazioni molto ridotte ed è quindi particolarmente adatto per essere utilizzato in compiti di misura difficili.

IEF-Werner, in collaborazione con l’utente, ha sviluppato un processo di pressatura speciale che può essere utilizzato anche per altre applicazioni. Durante il processo di giunzione, il punzone di pressatura, azionato da un servomotore, inizialmente si muove rapidamente all’indietro per mettere in contatto i componenti. Poi il processo rallenta. In generale, il sistema misura la forza di pressatura e la posizione dei componenti da unire. Grazie al suo design speciale, aiPRESS crimpa i componenti in metallo piccoli con una forza massima di 3.000 newton con una precisione inferiore a ±15 newton. “Solitamente con questi componenti si utilizzano da 500 a 600 newton massimo” dice Frank Neugart. “Ciò ci permette di assicurare un processo di giunzione di alta qualità.” Nella seconda fase del processo la servo pressa crimpa i componenti più grandi a 6.000 newton, con una precisione inferiore a ±30 newton.

Sensore CFT con capacità di 25 kN
Amplificatore di carica CMD 600

Facile da manovrare

Per rendere le operazioni di avviamento e controllo il più ergonomiche e intuitive possibili, gli sviluppatori di IEF hanno integrato nel loro sistema operativo per i processi di pressatura l’interfaccia grafica utente aiPRESS. aiQ-CONTROL è al centro del sistema operativo. Questo monitor visualizza il percorso delle forze e rappresenta graficamente il processo di pressatura e monitora il suo avanzamento. Il monitor offre diverse funzioni come curve d’inviluppo, finestre e barriere al percorso delle forze e consente di controllare le grandezze misurate in qualsiasi momento.

Inoltre, viene fornita una visualizzazione del processo intelligente aiLIGHT che si basa su una tecnologia LED a 4 colori a risparmio energetico che utilizza le proprietà riflettenti dei materiali per interagire con l’operatore tramite codici a colori chiari.  Vengono fornite tutte le informazioni necessarie: una luce bianca brillante indica l’avvio o l’inserimento di un componente, mentre una luce blu indica che si stanno pressando i componenti. Quando il risultato è positivo, il LED si accende di verde. Lo stato NOK viene indicato da una luce rossa. La funzione di luce rossa integrata nella parte superiore della pressa indica anche la qualità del risultato della pressatura ed è facilmente visibile da tutte le direzioni. In questo modo, non è necessario recuperare alcuna informazione dall’interfaccia utente per valutare il risultato di pressatura: l’operatore non deve distogliere lo sguardo dall’operazione in corso per visualizzare le curve di pressatura. In questo modo, viene garantito un funzionamento pratico e focalizzato senza distrazioni che aumenta anche l’efficienza del lavoro.

Un altro aspetto importante nello sviluppo della serie di servo presse IEF Werner è il funzionamento a risparmio energetico: nelle operazioni che si svolgono in un unico turno, tutto il sistema richiede un’energia pari solamente a quella di una normale lampadina da 60 Watt. Un alimentatore a vuoto o a pressione è integrato direttamente nell’albero cavo della serie aiPRESS. L’attrezzo non necessita quindi di alcun cavo di alimentazione collegato all’esterno. L’intera serie copre un intervallo di forza compreso tra 200 newton e 30 kilonewton.

Un ulteriore vantaggio della serie aiPRESS, particolarmente significativo in questo progetto, è il seguente: “Tutti i componenti aperti e visibili sono fatti in acciaio inossidabile. Se l’impianto si trova in un locale pulito, l’area di lavoro può essere pulita completamente” afferma Frank Neugart. Inoltre, se gli utenti hanno bisogno di una forza maggiore per ordini futuri, possono riconfigurare la pressa regolando gli intervalli di forza fino a 12 kilonewton e adattandola facilmente alle nuove richieste.

Il cliente

IEF Werner offre un’ampia linea di prodotti costituita da componenti di automazione sofisticati per svolgere attività che vanno dal taglio in diagonale dinamico ad altissima precisione fino a movimenti importanti. Da oltre 35 anni, l’azienda produce sistemi di automazione specializzati per diversi settori industriali, quali automotive, medico, elettrico e ingegneria di precisione, oltre che per l’industria alimentare e dei semiconduttori.

www.ief-werner.de/en

Per ulteriori informazioni sulla serie di servo presse aiPRESS, visitate il sito www.aipress.de/en

 

 

Immagini: IEF-Werner GmbH

Contatti Prego, contattateci se desiderate conoscere cosa può offrirvi la HBM.