MFS-V3 huzalelőtoló rendszer

In enger Zusammenarbeit mit führenden Automobilherstellern haben die Entwickler und Produktmanager von ABICOR BINZEL ROBOTIC SYSTEMS die speziellen Anforderungen bei Laserlöt- und Schweißanwendungen im Fahrzeugbau analysiert, um ein Drahtfördersystem zu konzeptionieren, welches optimal auf die hohen Anforderungen in der jeweiligen Fertigungsumgebung abgestimmt ist. Dabei ist das Drahtfördersystem MFS-V3 (Master-Feeder-System der dritten Generation) mit komplett neu entwickelter eBOX entstanden. Die eBOX ist mit ihren modernen und präzise aufeinander abgestimmten Komponenten genau für das stetig steigende Anforderungsprofil bei Laseranwendungen besonders im Automobilbau rund um den Globus gerüstet.

So zum Beispiel ein Weitbereichseingang bzw. der Multivoltageanschluss für die Versorgungsspannung (weltweit einsetzbar) oder ein modular aufgebautes Mainboard, welches es möglich macht, verschiedene Arten von Motoren zu betreiben, z. B. verschiedene Baugrößen, Leistungen oder auch Servomotoren.

Des Weiteren wurden bei den AIDA-eBOXen (AutomatisierungsInitiative Deutscher Automobilhersteller) Sicherheitsrelais verbaut, um nach einem Spannungsabfall, durch z. B. Öffnen der Roboterzellentür, über Betätigen des zentralen Schlüsselschalters Draht für Servicetätigkeiten einfädeln zu können.

Weitere Vorteile der Neuentwicklung sind eine noch genauere und präzisere digitale Drahtförderung durch schnelle 32-Bit Regelung, welche die prozessbegleitenden Reaktionszeiten minimiert. Optimierte Wartungs- und Serviceschnittstellen (SD-Karte) zur benutzerfreundlichen Bedienung zeichnen das neue Gesamtsystem MFS-V3 aus.

Anpassungsfähige und benutzerfreundliche Betriebs-/Service-Software

Passend zu der neuen eBOX wurde auch die Betriebs-/Service-Software von Grund auf neu entwickelt und umfasst nun eine sehr umfangreiche Prozessüberwachung sowie viele anwendungsspezifisch einstellbare Parameter, u. a. vereinfachte Visualisierung, Dokumentation der Prozesse und einen Fehlerspeicher mit Klartextanzeige.

Zu dem Monitoring mit Kontrolle bzw. Überwachung der z. B. tatsächlichen Drahtgeschwindigkeit als auch des Motorstroms, kann nun zwischen zwei Betriebsarten unterschieden werden: Direkt-Betrieb und Job-Betrieb. Im Direkt-Betrieb werden alle Parameter von der übergeordneten Steuerung vorgegeben und beim Job-Betrieb können die Parameter einfach in der Betriebs-/Service-Software eingestellt und in der eBOX gespeichert werden. In diesem Fall werden die einzelnen Jobs nur noch von der übergeordneten Steuerung angewählt. Dies spart wertvolle Busübertragungzeit und erhöht die Taktfrequenz des Gesamtsystems. Dazu gibt es zahlreiche, individuell an die Anwendung anpassbare Einstellmöglichkeiten und Optionen, wie z. B. Heißdrahtfunktion, Drahtendesensor oder Drahtrückzug.

Die bedienerfreundliche Benutzeroberfläche der Service-Software kann sowohl über den Anlagen PC als auch über ein Bedienpanel (MF-Control) von ABICOR BINZEL ROBOTIC SYSTEMS betrieben werden. Die relevanten Einstellungen sind einfach zu erreichen und intuitiv zu bedienen.

Wartungsintervalle werden nach Voreinstellungen entweder direkt in der Betriebs-/Service-Software oder per Busmeldung ausgegeben, sodass Stillstandzeiten vermieden werden und eine prozessstabile Produktion gewährleistet wird. Um auch beim Drahtfördern den Prozess noch sicherer zu gestalten, die Qualität der Lasernähte zu steigern, die Beschleunigungszeit zu verringern und das System optimal auf den nächsten Einsatz vorzubereiten, wurde eine Drahtpufferfunktion integriert. Dabei wird nach jedem Förderzyklus der Draht durch den hinteren Antrieb (Rear-Drive) in den MasterLiner gefördert. Dies ist in der Betriebs-/Service-Software über den Aufnahmestrom des hinteren Antriebes begrenzt und wiederum anwendungsspezifisch einstellbar. Durch die Drahtpufferfunktion ist immer gewährleistet, dass genügend Draht im MasterLiner zur Verfügung steht und die Reibung bei der Drahtförderung auf ein Minimum reduziert wird. Dabei profitiert das System durch die unabhängige Ansteuerung (separate Regelkreise) der beiden Antriebe. Bei mittleren und kurzen Förderstrecken kann der Prozess mit nur einem Antrieb (Front-Drive) betrieben werden. Dabei profitiert man von Kostenreduzierungen durch das Einsparen des zweiten Antriebs.

Vorteile des MFS-V3 im Überblick:

Performance und Funktionalität:

• Digitales Drahtfördersystem mit schneller und präziser Regelung für hochgenaue Laseranwendungen
• Zwei geregelte Antriebe für hochdynamischen Betrieb
• Drahtpufferfunktion für quasi reibungsfreie Drahtförderung und geringe Wartung
• Einstellbarer Toleranzbereich der Drahtgeschwindigkeit
• Mit einem prozessnahen Antrieb als Masterpull-System verwendbar, bei kurzen bis mittleren Strecken
• Weitbereichseingang für verschiedene Versorgungsspannungen weltweit
• Ansteuerung analog, digital oder per Feld-Bus möglich
• Direkt-Betrieb und Job-Betrieb möglich
• Sicherheitskreis bei AIDA-Version
• Zukunftsorientierter, erweiterungsfähiger Aufbau (Baukastenprinzip)
• Kompatibel zu MFS-V2 – einfacher Austausch und Systemupgrade möglich
• Option: Heißdraht von ABICOR BINZEL lieferbar

Servicefreundlichkeit:

• Umfangreiche Service-Software mit Visualisierung und Dokumentation
• Einfaches Update über SD-Karten Slot
• Benutzerlevel Freigabe über Key-Stick möglich (USB)
• Frei einstellbare Wartungsintervalle
• Betriebs-/Service-Software über Anlagen-PC und/oder Bedienpanel (MF-Control)
• Fehlerspeicher mit Fehleranzeige im Klartext
• Bedienpanel (MF-Control) für mehrere Systeme nutzbar

Antriebsoptimierung

In Kooperation mit führenden Automobilherstellern und dem Bestreben, eine noch bessere Drahtförderperformance zu gewährleisten, wurden Optimierungen an dem bewährten Antrieb MF-1 durchgeführt:

• Komplette Überarbeitung der Andruckwippe zur Anpassung an die steigenden Serviceanforderungen
• Optimierung der Kraftübertragung auf den Draht durch Anpassung der Federkraft für verschiedene Drahtstärken
• Enorme Vereinfachung der Montage bzw. Demontage der Drahtförderrollen
• Ein neues Andrucksystem am Drahtistwertgeber vermeidet Fehleinstellungen und sorgt für eine korrekte Drahtgeschwindigkeitsangabe
• Verfügbarkeit von verschiedenen Verschleißteilen aus Keramik für hohe Anforderungen, um die Lebensdauer zu erhöhen und die Wartungstätigkeiten zu reduzieren

ABICOR BINZEL ROBOTIC SYSTEMS hat mit dem MFS-V3 ein zukunftsorientiertes Drahtfördersystem für Laseranwendungen entwickelt, das sich optimal in die jeweilige anwendungsspezifische Fertigungsumgebung integrieren lässt.

Bei der dritten Generation des Master-Feeder-Systems wurde auf eine umfassende Neuentwicklung der Steuerungseinheit eBOX gesetzt, um den komplexen Anforderungen der Drahtförderung bei Laserapplikationen gerecht zu werden. Das Ergebnis ist eine komplett überarbeitete und optimierte eBOX mit modularen und präzise aufeinander abgestimmten Komponenten. Sie ist als Schaltzentrale des Systems bestens für das stetig steigende Anforderungsprofil bei Laseranwendungen – besonders im Automobilbau – rund um den Globus gerüstet.

Die eBOX stellt die Kommunikationsschnittstelle zwischen der übergeordneten Anlagensteuerung und den Drahtantrieben des MFS-V3 dar. Sie beherbergt elektronischen Ansteuerelemente und ist als analog/digitale Variante sowie digital für diverse Feldbus-Systeme bzw. Schnittstellen verfügbar.

Voll digitale Regelkreise sowie die konsequente Trennung von Logik (Multibus I/O-Board) und Antriebstechnik (Achs-Controller) sorgen dafür, dass einzelne Systemkomponenten im Servicefall reproduzierbar und ohne erneute Anpassung ausgetauscht werden können. Damit gehört zeitaufwendiges Kalibrieren von analogen Tachosystemen oder anderen Komponenten der Vergangenheit an. Voll digitale Steuerung für ein zukunftssicheres System.

Die MFS-Service-Software, das umfassende Softwarepaket für Verwaltung, Diagnose, Anzeige von Betriebsstatus, Fehlerauswertung und Qualitätsaufzeichnung, fand bereits im MFS-V2 Verwendung. Für die dritte Version des MFS wurde die bewährte Service-Software komplett überarbeitet, verbessert und um viele Funktionen erweitert.

Wie gewohnt kann die Software – nun standardmäßig lizenzfrei – mit dem vorhandenen Anlagen-PC in Verbindung mit einer eBOX genutzt werden. Zur Verwaltung von mehreren eBOX-Geräten steht alternativ jetzt auch das innovative Bedienpanel MF-Control mit feinem und präzisem Touchscreen zur Verfügung, das die Arbeit der Bediener enorm erleichtert.

Die einfache und intuitive Bedienoberfläche der Software ermöglicht eine unkomplizierte Nutzung aller Funktionen. Zur Sicherheit können die Benutzer mit unterschiedlichen Nutzungsrechten ausgestattet werden. Dies erfolgt über die Zuweisung eines Benutzer-Levels. Mittels Benutzer-Login und Passwort oder alternativ über einen Keystick kann sich der Bediener identifizieren und einloggen.

Einen großen Vorteil bringt die Möglichkeit der Job-Programmierung im Offline-Modus mit sich, die unabhängig vom Roboter erfolgt, wodurch ein Anlagenstillstand verhindert wird. Dies erlaubt die Verwaltung gleich mehrerer eBOX-Geräte mit Software und Bedienpanel MF-Control.

Die wichtigsten Features im Überblick:

• Einstellung und Editierung von bis zu 64 unterschiedlichen Jobs
• Verständliche Dokumentation der Prozesse
• Fehler-Anzeige in Klartext
• Fehlerspeicher mit Analyse und Fehlerbehebung
• Erstellung und Verwaltung von frei definierbaren Wartungsintervallen möglich
• Diagnose: übersichtliche System-Status-Anzeige, die direkt anzeigt, ob das System einsatzbereit ist, oder ob eine Störung vorliegt
• Mehrere eBOX-Geräte lassen sich über die Zuordnung der IP-Adresse mit Stationsangaben versehen
• Gespeicherte Stationsangaben werden in den Log-Dateien wiedergegeben
• Einstellen der Drahtpufferfunktion
• Mehrsprachige Bedienoberfläche: sechs verschiedene Sprachen wählbar (Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Polnisch und Spanisch)
• Drei Benutzer-Level: 0 (leseberechtigt), 1 (berechtigt zum Laden der Config-Files), 2 (Administrator-Rechte)

Die Flex-Zuführung dient der optimalen Zuführung des Drahtes in den Prozess und ist letzlich die Schnittstelle zwischen Drahtfördersystem und Werkstück. Sie wird an der Laseroptik fixiert und passt sich so exakt deren Bewegungen an.

Im Wesentlichen besteht die Flex-Zuführung aus der Befestigungsmutter, die am Antrieb MF1 angebracht wird und dem Zuführkörper mit Drahtführungsdüse. Die Verbindung zwischen den beiden Produkten schafft ein flexibler Liner, dessen Länge nach Bedarf kürzbar ist. Je nach Drahtdurchmesser und Werkstoff stehen außerdem verschiedene Liner und Drahtführungsdüsen zur Auswahl.

Der Zuführkörper ist sowohl für Kalt- als auch für Heißdrahtanwendungen verfügbar. Die Kaltdrahtvariante gibt es wahlweise mit oder ohne Gaszuführung, die Heißdrahtversion steht mit Gaszuführung und Kühlung zur Verfügung. Gas und Kühlflüssigkeit werden dem Zuführkörper hier separat zugeführt.

Die Vorteile in Kürze:

• Individuell kürzbar durch flexiblen Liner zwischen Zuführkörper und Befestigungsmutter
• Zuführkörper für Kalt- & Heißdraht mit und ohne Prozessgas
• Adaptierbar an alle gängigen Laseroptiken
• Schnelle, sichere Montage und Wechsel des Körpers durch ein speziell einstellbares Klemmsystem
• Hervorragende Zugänglichkeit und optimale Nahtoberflächen durch neue Bauart mit koaxialer Gaszuführung
• Durch die neue Bauart entfällt die Gasdüse, was die Verschleißteile reduziert

Der robuste und leistungsstarke Frontdrive MF1 bringt das Master-Feeder-System zum Leben. Speziell für Laseranwendungen entwickelt, punktet er mit kleiner Baugröße, geringem Gewicht und verschiedenen Anschlusssystemen. Er lässt sich einzeln einsetzen oder in Verbindung mit einem der Reardrive-Antriebe (Masterpull- bzw. Push-Push-System).

Herzstück des MF1 ist der 4-Rollen-Antrieb in Kombination mit der schnellen und digitalen Motorregelung über die neue eBOX. Das 4-Rollen-Prinzip gewährleistet ein Minimum an Schlupf und vermeidet eine Deformation des Drahtes durch Andruckkräfte. Somit lassen sich die für Laseranwendungen wichtigen kurzen Beschleunigungs- und Reaktionszeiten realisieren.

Die Antriebs- bzw. Vorgabegeschwindigkeit wird durch einen verbauten Encoder überwacht und geregelt. Zusätzlich wird die tatsächliche Drahtgeschwindigkeit mit Hilfe des Draht-Istwertgebers ermittelt und an die Service-Software weitergegeben. Die gute Zugänglichkeit und Qualität der Verschleißteile ermöglichen einen schnellen und einfachen Verschleißteilwechsel und reduzieren damit Stillstandzeiten.

Die Vorteile in Kürze:

• 4-Rollen-Antrieb
• Kleine Baugröße und geringes Gewicht
• Monitoring der Fördergeschwindigkeit über Draht-Istwertgeber (AVT) und Service-Software
• Überarbeitete Andruckwippe zur Anpassung an steigende Service-Anforderungen

Mit den Produkten der MasterLiner-Reihe werden neue Maßstäbe in der Drahtförderung gesetzt. Sie bestehen aus einzelnen Segmenten, die sich jeweils um 360° drehen lassen. Vier kleine Rollen in jedem der Segmente sorgen für eine reibungslose Drahtförderung, nahezu ohne Widerstand.

Das MasterLiner-System gibt es in den Ausführungen MasterLiner und MasterLiner MAXI jeweils in den Varianten HD und FLEX. Die „flexible” FLEX-Version – bestehend aus Wellschlauch und variablem Anschlusssystem – ermöglicht eine einfache freie Konfektionierung der Wunschlänge sowie eine problemlose Reparatur direkt vor Ort. Dieser Vorteil spart Zeit und damit auch Geld.

Die HD-Variante „Heavy Duty“ ist mit einem widerstandsfähigen aramidfaserverstärkten Schutzgewebe ummantelt und wurde für extreme Einsätze entwickelt.

Durch den Einsatz des rollengeführten MasterLiner entfällt der Seelenwechsel – so werden zeitaufwendige Wartungsarbeiten am Schlauchpaket vermieden. Neben der verbesserten Prozessstabilität wird somit weiteres Einsparpotenzial realisiert und die Anlagenverfügbarkeit deutlich erhöht.

Die Vorteile in Kürze:

• Geringe Reibungskräfte
• Hohe Lebensdauer
• Mittels Ultraschallbad zu reinigen
• Wartungsfrei und wenig störanfällig
• Drahtförderung über lange Strecken und mit nur einem Antrieb möglich
• Einsetzbar für alle Drahtarten
• Einfacher, schneller Aufbau und Austausch durch Schnellverschluss

Bei bestimmten Anwendungen empfiehlt es sich, das MFS-V3-System mit einem zweiten Antrieb als Push-Push-System zu betreiben, um eine prozesssichere Drahtförderung zu gewährleisten.

Ein wesentliches Entscheidungskriterium ist die Länge und Gegebenheit der Drahtförderstrecke. Bei großen Distanzen oder aber auch komplexen Wegen, die das Liner-Management beeinflussen, ist ein Reardrive ausschlaggebend, um eine gleichmäßige Förderung zu garantieren. Auch von Bedeutung sind die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe. Weiche Drähte, wie z.B. Aluminium, benötigen zwei Antriebe, da so keinerlei Zugkräfte auf den Draht einwirken. Der Draht wird gleichmäßig geschoben und nicht ungewollt in die Länge gezogen. Durch den zusätzlichen Antrieb werden die Kräfte, die auf die einzelnen Komponenten im System einwirken, minimiert und der Verschleiß somit reduziert. Die beiden Antriebe werden von der eBOX jeweils separat über einen eigenen Regelkreis angesprochen, um die Reaktionszeiten so gering wie möglich zu halten. Eine Synchronisierung der Antriebe untereinander ist somit nicht notwendig.

Neu ist zudem die Drahtpufferfunktion des Systems, die über den Aufnahmestrom des Reardrive gesteuert wird. Dies sichert, das der MasterLiner nach jedem Zyklus wieder mit genügend Draht aufgefüllt ist. Diese Funktion garantiert eine noch bessere Drahtförderperformance – besonders beim Start.

Baugleich zum Frontdrive MF1 bringt der MF1-Rear die positiven Eigenschaften des „großen Bruders“ mit. Beide unterscheiden sich lediglich durch den Draht-Istwertgeber, der im MF1-Rear nicht benötigt wird und somit entfällt.

Durch das identische Verschleißteilsystem ist er die perfekte Ergänzung zum Hauptantrieb.

Der M-DRIVE verfügt über einen großen und kraftvollen Motor, der wie beim Masterantrieb MF1 und beim MF1-Rear auch auf dem 4-Rollen-Prinzip beruht.

Als Reardrive eignet er sich durch seinen speziellen Spulenträger besonders für die Drahtförderung von der Spule.

Das Bedienpanel MF-Control ist ein optionaler Bestandteil des Systems und stellt die mobile Alternative zum Anlagen-PC dar, von dem üblicherweise die MFS-Service-Software gesteuert wird.

Während der Anlagen-PC fest installiert und verbunden mit einer einzigen eBOX in der Anlage verbleibt, ist das kleine und leichte Bedienpanel mobil und flexibel per Plug & Play über eine Can-Bus-Schnittstelle für mehrere eBOX-Geräte einsetzbar.

Ausgestattet mit einem Windows Panel-PC, verfügt das MF-Control über einen feinen und präzisen Touchscreen. Die MFS-Service-Software lässt sich darüber in vollem Umfang nutzen. Neben den bekannten Funktionen, wie Prozessüberwachung oder Fehleranalyse, stehen über das Bedienpanel sogar noch zusätzliche Features zur Verfügung, die die Arbeit der Anwender sehr erleichtern.

Mit dem MF-Control lassen sich alle eingesetzten eBOX-Geräte verwalten. Es ist möglich, Prozessparameter im Job-Betrieb einfach zu ändern oder neue Jobs im Offl ine-Modus zu erstellen und diese dann bei bestehender Verbindung auf die jeweilige eBOX zu laden.

Dadurch ist das Bedienpanel MF-Control ein hilfreicher Bestandteil jeder Instandhaltungs- und Wartungsabteilung.