Fräsmaskin

Fräsmaskin för smarta fabriker
Fräsmaskin för smarta fabriker

Fräsmaskin för smarta fabriker

Serietillverkning med hög hastighet upp till partistorlek 1

Den kompakta fyraxliga CNC-fräsmaskinen är ett litet underverk när det gäller kostnadseffektiv produktion i små och stora serier. I en modulärt uppbyggd intelligent fabrik möjliggör den automatiserad tillverkning av smådelar av metall i hög hastighet – med automatiskt verktygsbyte och en uppspänningskub bestyckad med arbetsstycken.

Maskinen har utvecklats av företaget Marquart engineering GmbH, ett tysk-kinesiskt utvecklingsbolag, för bearbetning av aluminium, rostfritt stål och glas.

Maskinkonceptet är anpassat för sammankoppling av flera maskiner och möjliggör kommunikation med överordnade system. Med hjälp av vår teknik kan nätverk i vertikal- och horisontalled skapas enkelt och flexibelt. Därför kan du använda fräsmaskinen som komponent för Industri 4.0.

Vi presenterar den här lösningens viktiga komponenter, som genom sitt samspel garanterar dessa fördelar. Är det något du undrar? Kontakta oss på: fraesmaschine@balluff.de

  • Hög precision för positions- och varvtalsövervakningen

    Ett mätsystem för alla axelanvändningar

    Den ytterst exakta positions- och varvtalsövervakningen garanteras av högupplöst magnetkodat lägesgivarsystem BML i olika positioner: bearbetningsaxlarna x, y, z och B.

    Ett mycket noggrant magnetkodat lägesgivarsystem, bestående av ett givarhuvud och en mätkropp, mäter beröringsfritt, är slitagefria och kräver i motsats till dyra optiska system inga skyddsåtgärder. De är mycket robusta och okänsliga för smuts, olja och avlagringar, och de garanterar hög driftsäkerhet till lågt pris. De lämpar sig för kraftiga accelerationer och är okänsliga för vibrationer och svängningar. Detta var avgörande för konstruktören.

    För maskintillverkaren var det mycket positivt att kunna använda ett enda mätsystem för alla axelanvändningar. Slutmonteringen av de enskilda systemkomponenterna följer nämligen samma princip och förenklar på så vis serietillverkningen samt driftsättningen av maskinen avsevärt.

    Hög precision för positions- och varvtalsövervakningen

    Ett magnetkodat lägesgivarsystem ger hög driftsäkerhet.

  • Exakt rotering av arbetsstyckeshållaren garanteras

    Optimal reglerkvalitet för momentmotorn

    För effektiv bearbetning av arbetsstyckena används en fyrsidig arbetsstyckeshållare som för med sig arbetsstycken på varje sida. För att placera arbetsstyckena korrekt efter varandra för fräsning roteras hållaren 360 grader oändligt med hjälp av en momentmotor. En induktiv koppling överför därvid energin beröringsfritt via en luftspalt. Därför förekommer över huvud taget inget kabelslitage och inga kabelbrott.

    De högdynamiska, supersnabba och noggranna förflyttningsrörelserna kontrolleras av en inkrementell BML S1F med ringmätkropp som är integrerad i rotationsaxelns lagring. De extremt noggranna mätresultaten möjliggörs av den optimala reglerkvaliteten och ger därmed en exakt lägesåterkoppling, så att drivningen löper med maximal smidighet.

    Konstruktören har nytta av den kompakt designen, det stora luftavståndet från givarhuvud och måttband samt magnetiseringen på den kundspecifika funktionsdelen. Tack vare den optimala integreringen i maskinkonstruktionen uppnås en stor mätradie och därmed en mycket hög upplösning.

    Exakt rotering av arbetsstyckeshållaren garanteras

    En momentmotor sköter roteringen av arbetsstyckeshållaren.

  • Säker låsning och lossning av arbetsstyckeshållare

    Med elmotor: kraftfullt, energieffektivt, enkelt att övervaka

    I elmotorn som lossar arbetsstyckeshållaren sitter en absolutskiva i spännanordningen. Dess exakta absoluta mätsignal ligger an direkt efter inkoppling och visar spännanordningens exakta position utan referenskörning.

    För att ingen hydraulik eller pneumatik ska behövas har man satsat på elektrisk drivningsteknik. Denna har höga prestanda, är energieffektiv och samtidigt lätt att övervaka.

  • Verktygets spännvägsövervakning

    För ett automatiserat verktygsbyte och en processäker bearbetning

    Verktygets spännvägsövervakning sköts av induktivt positionsgivarsystem BIP. Detta kontrollerar med hjälp av en ståltarget det aktuella spänntillståndet. Med hjälp av denna ögonblickliga information är arbetsstyckeshållaren alltid säkert låst.

    Genom sin smutstålighet erbjuder positionsgivarsystemet en säker positionskontroll med stor repeternoggrannhet även vid hög förflyttningshastighet. På så vis säkerställs det automatiska verktygsbytet och den processäkra bearbetningen.

    Denna lösning är kostnadseffektiv och imponerade från början.

    Verktygets spännvägsövervakning

    Positionsgivarsystemet erbjuder en säker positionskontroll med stor repeternoggrannhet.

  • Energin för givarteknik och ventilterminal överförs beröringsfritt

    För en hög systemtillgänglighet

    Energi- och signalöverföringen sköts av en induktiv koppling BIC. På så vis avläses de induktiva givarna i arbetsstyckeshållaren och styrs ventilterminalen.

    Vår induktiva koppling är ideal för rörliga maskindelar. Den beröringsfria överföraren skickar nämligen såväl energi som signaler säkert och slitagefritt via en luftspalt och bidrar på så vis till en hög systemtillgänglighet.

    Genom sitt IO-Link-gränssnitt fungerar den bidirektionellt och överför data i båda riktningar. Det innebär att utstyrning av ställdonstekniken och insamling av givarsignaler kan utföras samtidigt.

    Eftersom de snabbt frånkopplingsbara enheterna är lätta att hantera tack vare plug-and-play, kan nya krav som verktygsbyte implementeras på kort tid. Detta möjliggör snabba cykler och ökar förloppens flexibilitet.

  • Positionera arbetsstyckeshållare på bearbetningsaxlar

    Optimal reglerkvalitet för linjärt ställdon

    För att arbetsstyckeshållaren ska kunna positioneras exakt på de tre bearbetningsaxlarna garanterar de magnetkodade mätsystemen BML S1F optimal reglerkvalitet hos linjärmotorn.

    Dessutom kan maskintillverkaren montera de kompakta systemen snabbt och flexibelt. Handhavandet är nämligen enkelt och ger stort spelrum. Ytterligare fördelar med systemet: Måttbanden kan till och med anpassas individuellt på plats.

  • Positionera verktygsbytarens axlar exakt

    För ett snabbt verktygsbyte

    Den exakta positioneringen av verktygsväxlaren på x-, y-, och z-axeln övervakas av ett inkrementellt linjärt lägesgivarsystem BML S1F. Detta möjliggör ett snabbt och tillförlitligt verktygsbyte. Den önskade positionen för byte är nämligen alltid säkerställd.

    Om direktmätsystemet BML kombineras med en enkel kullagerspindel och en kuggrem ger detta stor noggrannhet till mycket bra pris.

    Positionera verktygsbytarens axlar exakt

    Hög precision löst på ett kostnadseffektivt sätt: Mätsystemet kombineras med en enkel kullagerspindel och en kuggrem.

  • Säkerställa kyl- och smörjmedelsförsörjning

    Kontinuerlig avläsning av fyllnadsnivån

    Ultraljud nivågivare med IO-Link-gränssnitt säkerställer tillförlitlig försörjning av fräsmaskinen med kyl- och smörjmedel. Givarna känner kontinuerligt av processvätskornas exakta fyllnadsnivå och vidarebefordrar värdena digitalt med hög signalkvalitet till styrningen. Det innebär att min- och max-värden hålls på ett tillförlitligt sätt.

    Tack vare IO-Link har maskinanvändaren alltid god överblick, eftersom kommunikationsstandarden kontinuerligt tillhandahåller både processdata och diagnosinformation.

  • Spänningsförsörjning av givarteknik och ventilterminal

    Med tillståndsövervakning

    Produktsökning

    Spänningsförsörjningen sköts av ett IP67-nätaggregat med IO-Link som kan användas direkt i fält under tuffa förhållanden och på så vis lämpar sig utomordentligt för decentral installation utan kopplingsskåp. Tack vare IO-Link kan nätaggregatet övervakas bekvämt från kontrollrummet och därmed monteras även på svåråtkomliga ställen.

    Heartbeat®-funktionen innebär att maskinanvändaren kan övervaka förslitningsfaktorer kontinuerligt. Den visar last och belastning (stressnivå) samt strömbelastning (lastnivå). Dessutom ger livstidsindikeringen en uppfattning om den återstående livslängden. Oväntade funktionsbortfall med produktionsavbrott hör därmed till det förgångna.

  • Visa och övervaka drifttillstånd

    Ytterligare säkerhet för maskindriften

    Produktsökning

    För att kunna övervaka olika drifttillstånd och kontinuerligt kontrollera olika stadier bestämde man sig för LED-signaltornet SmartLight. Dess färgspektrum möjliggör nämligen detaljerade visningar och signalerar dessutom tendenser och förlopp hos fysikaliska storheter. Det gör att handhavandet helt enkelt är oslagbart. Lägen och färger kan skiftas under pågående drift, det vill säga utan mekanisk modifiering. Och dess färger och zoner kan konfigureras individuellt med avseende på antal, storlek och färgdefinition. Allt detta sker via dess IO-Link-gränssnitt.

    SmartLight visar hur lång tid det är kvar till nästa underhåll av maskinen. Med hjälp av blinkfrekvensen går det att avläsa om komponentbehållaren fortfarande har tillräckligt med komponenter för bearbetning. Och nivåindikeringen signalerar hur mycket smörjmedel det finns och när behållaren ska fyllas på. Detta gör maskindriften ännu säkrare.

    Visa och övervaka drifttillstånd

    Inställningarna kan ändras under pågående drift – utan mekanisk modifiering.

  • Prisvärd anslutning och kommunikation ända fram till givaren

    Alltid veta vad som pågår

    Maskinens höga automatiseringsgrad med en stor mängd givarteknik kräver ett kraftfullt och samtidigt kostnadseffektivt kablagekoncept. Maskintillverkaren ville också kunna ansluta fräsmaskinen effektivt till andra maskiner av samma typ för att möjliggöra en övergripande kommunikation.

    IO-Link var den ideala lösningen. För anslutning räcker det nämligen med kostnadseffektiva industrikablar med tre ledare och utan avskärmning. Och enkla M12-kontakter räcker för att vitt skilda apparater ska kunna anslutas. Med hjälp av det universella gränssnittet kan intelligenta givare konfigureras centralt och diagnosinformation från givaren till styrningen samt processdata överföras digitalt med hög signalkvalitet.

    Särskilt intressant för maskintillverkaren och maskinanvändaren: Kombinationen av IO-Link och kraftfull fältbussteknik innebär att data kan utbytas tillförlitligt och flexibelt över anläggningsgränser.

  • Med effektiv och kraftfull nätverksteknik

    Kommunicera över anläggningsgränser

    Produktsökning

    För att samla in givarsignalerna så kostnadseffektivt som möjligt använder maskintillverkaren IO-Link-givarhubbar med 16 fritt konfigurerbara in-/utgångar. I synnerhet som de aktiva fördelarna i det robusta metallhöljet i IP67 är utomordentligt lämpade för fräsmaskinens tuffa miljö. I kopplingsskåpet används dessutom IO-Link-givarhubbar i IP20 med 8 fritt konfigurerbara in-/utgångar. Tack vare sin design kan de nämligen integreras perfekt på trånga ställen.

    Dessa hubbar ansluts med hjälp av plug-and-play till en IO-Link-master med 8 portar, och denna vidarebefordrar givarinformationen från 8 hubbar med vardera upp till 16 givare till styrningen. Upp till 136 in-/utgångar kan anslutas per nod. Extra kostnadseffektivt eftersom: Elteknikern behöver bara en bussadress för detta.

    Kommunicera över anläggningsgränser med hjälp av effektiv, kraftfull nätverksteknik

    Effektiv anslutning och mindre antal bussnoder.

  • Helautomatisk verktygshantering

    Enkel datahantering och optimalt verktygsutnyttjande

    Den enkla datahanteringen var en anledning till att maskintillverkaren fastnade för automatiserad verktygshantering med RFID. Den höga lönsamheten med optimalt verktygsutnyttjande och underhåll var minst lika viktigt. I synnerhet som den högeffektiva verktygsanvändningen bidrar till en produktivitetsökning.

    Tack vare verktygshanteringen finns nämligen rätt verktyg på rätt plats vid rätt tidpunkt. Alla relevanta verktygsdata som tillgänglighet, slitagegrad eller återstående användningstid sparas under användningen i realtid på ett datamedium som är fast förbundet med verktyget. Alla data är åtkomliga när som helst. Och felaktiga eller uteblivna allokeringar kan inte längre förekomma.

    Denna papperslösa, tillförlitliga verktygsidentifiering med högt förädlingsvärde garanteras av vårt högfrekvenssystem BIS M med 13,56 MHz. Det är särskilt anpassat för metallmiljön och klarar höga hastigheter i tuff miljö alldeles utomordentligt. Med hjälp av det stora antalet tillgängliga komponenter kunde ett passande system snabbt sammanställas, testas och tas i drift.

    Helautomatisk verktygshantering

    Tack vare den automatiserade verktygshanteringen finns rätt verktyg på rätt plats vid rätt tidpunkt.

  • Allokera och spåra arbetsstycken automatiskt

    Transparens för hela tillverkningsprocessen

    Av kvalitetssäkringsskäl och med tanke på lönsamhet bör arbetsstyckena tillföras och spåras helt automatiskt. Produktionsförloppets spårbarhet spelade också en viktig roll när tekniken valdes.

    RFID visar sig här vara en nyckelteknik. Med RFID dokumenteras nämligen automatiskt produktionshistoriken för alla tillverkade delar samt alla material och resurser som används – med tid, plats och förlopp. Med hjälp av denna information i realtid kan felaktiga delar redan i den pågående processen slussas ut, förbättras och åter tillföras tillverkningen.

    Varje arbetsstycke får därför ett datamedium för högfrekvens-RFID-systemet BIS M. Dessa industrianpassade höghastighetsdatamedier erbjuder obegränsade skriv-/läscykler och stöder höga tömningshastigheter och snabba cykeltider. De är konstruerade för metallmiljön och tål såväl metalldamm som vatten och olja. Därför är de ideala för identifieringsuppgifter vid fräsning av smådelar av metall.

    Varje steg i processkedjan registreras och kan spåras. Hela tillverkningsprocessen blir därmed transparent och materialflödet kan styras över områdesgränser. Ett optimalt förlopp är nu möjligt – från råämne fram till färdig produkt. Fräsmaskiner av denna typ kan därmed integreras perfekt i smarta fabriker.