Bihler, gespecialiseerd in stempel-, las- en assemblagetechniek heeft een innovatief servoproductiesysteem ontwikkeld voor de hairpins die in elektromotoren worden gebruikt. Met korte cyclustijden en automatische omschakeling tussen varianten is het systeem bijzonder efficiënt bij de productie van de gebogen koperen onderdelen in grote hoeveelheden. Voor automatisering en motion control vertrouwt Bihler vrijwel uitsluitend op oplossingen van B&R.
Veel autofabrikanten en toeleveranciers vertrouwen op de oplossingen van Otto Bihler Maschinenfabrik om onderdelen voor elektromotoren volledig geautomatiseerd, flexibel en materiaalefficiënt te produceren. De meer dan 40 jaar ervaring van Bihler komt vooral van pas bij het vormen van precisiecomponenten zoals hairpins. Ze worden in grote hoeveelheden in de stators van elektromotoren ingebouwd en maken compactere aandrijflijnen met een hogere vermogensdichtheid in elektrische voertuigen mogelijk. Bihler ontwikkelde het servoproductiesysteem BM-HP 3000 voor de serieproductie van hairpins bij een bekende automobieltoeleverancier. Daar worden maar liefst acht machines ingezet voor de productie van verschillende hairpin-varianten. Om de korte cyclustijden te bereiken die nodig zijn voor een zeer efficiënte massaproductie, moeten de procesmodules waaruit de lijn bestaat nauw op elkaar zijn afgestemd. “Dit gaat van de invoer van geëmailleerde koperdraad tot de uitvoer van afgewerkte hairpins, gesorteerd op type”, legt Martin Lehman, Key Account Manager Electromobility bij Bihler, uit.
Vermogen verdrievoudigd
“De BM-HP 3000 maakt een output mogelijk van 60 tot 120 hairpins per minuut, afhankelijk van draaddoorsnede en lengte. Dat is drie keer zoveel als mogelijk is met een sequentieel systeem.” Snelle variantwisselingen spelen een belangrijke rol in de hoge productiviteit van de lijn. De verandering van kopgeometrie en lengte van de ene naar de andere variant is on the fly mogelijk. De machine past zich volledig automatisch aan de nieuwe variant aan zonder de uitvoersnelheid te veranderen. Nieuwe productgegevens worden eenvoudigweg geüpload via het centrale besturingssysteem VariControl van de machine.
Snelle aanpassen mogelijk
De technologie van B&R levert een belangrijke bijdrage aan de hoge flexibiliteit en verwerkingscapaciteit van de BM-HP 3000. “We kunnen momenteel tot veertien elektronische cams opslaan op B&R-servoaandrijvingen en daartussen eenvoudig schakelen op een softwaregestuurde, niet-reactieve manier. Hierdoor kunnen de betreffende NC-assen in een oogwenk worden aangepast aan veranderende hairpin-formaten en verschillende draad- en coatingmaterialen, zonder dat de cams opnieuw moeten worden geladen”, aldus Richard Wagner, hoofd Besturingstechniek bij Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG.
Communicatiebus
De mogelijkheid om cams op te slaan op de servoaandrijving ontlast ook de communicatiebus tijdens bedrijf. “Dit is een cruciale factor die niet mag worden onderschat bij de algemene evaluatie van een automatiseringsoplossing”, voegt Wagner toe. “Zelfs als je communicatiebus een zeer lage cyclustijd heeft, kun je nog steeds uitkomen op hogere totale cyclustijden. Het gaat erom hoe efficiënt we het transmissiemedium kunnen gebruiken. En hier bereiken we met Powerlink aantrekkelijke cyclustijden dankzij de mogelijkheid om cams op de servoaandrijvingen op te slaan.”
60 tot 120 hairpins per minuut
De eerste BM-HP 3000 bij de automobieltoeleverancier is uitgerust met in totaal 70 servoaandrijvingen van B&R. Hij produceert 80 hairpins per minuut in zes verschillende varianten. Deze hoge output is ook te danken aan het procesontwerp: Er is geen sequentieel proces van het vrij vormen van hairpins dat de hele machine vertraagt. Het mechanische strippen is verdeeld in vier afzonderlijke stappen die parallel worden uitgevoerd, waardoor het aanzienlijk sneller gaat dan het laserstrippen dat in veel conventionele hairpin productiesystemen wordt gebruikt. Daardoor haalt de BM-HP 3000 een output die ongeveer drie keer hoger ligt dan bij conventionele systemen. Bovendien kunnen gebruikers kiezen uit een uitgebreide reeks verschillende servoprocesmodules voor productie-, assemblage- en bewerkingstaken. Zo kan de machine ook na levering en eerste inbedrijfstelling worden aangepast aan veranderende eisen.
Aanpasbaar en schaalbaar
Bihler ontwikkelde de VariControl machinebesturing met de programmeertaal C++ op basis van B&R’s Automation Runtime en was daardoor in staat de software consequent te moduleren. Dit maakt eenvoudige, snelle en directe programmering en configuratie van toepassingen mogelijk. “Het feit dat hiervoor geen apart programmeerapparaat nodig is, was een van de belangrijkste redenen waarom we vanaf het begin voor B&R hebben gekozen”, herinnert Wagner zich.
Nieuw aangesloten apparaten
Hier komt nog een ander aspect om de hoek kijken dat de technologie van B&R zo aantrekkelijk maakt voor machinebouwers als Bihler: bij elke herstart van de machine scant het systeem het machinenetwerk en detecteert nieuw aangesloten B&R-apparaten, die dan direct via de besturing kunnen worden geïntegreerd.
Uitbreidingen
“De mogelijkheden van B&R-technologie openen voor ons en onze gebruikers talrijke en steeds nieuwe manieren om een machine te ontwerpen of uit te breiden”, benadrukt Wagner. “Neem bijvoorbeeld servoaandrijvingen: Hier bestrijkt het productaanbod van B&R het hele spectrum van 1,8 A tot 200 A. Het portfolio breidt zich voortdurend in alle richtingen uit, zodat we het aantal leveranciers dat we nodig hebben in de loop der tijd steeds verder hebben kunnen terugbrengen.” In dit geval bouwde Bihler de automatiseringsoplossing voor de BM-HP serie vrijwel uitsluitend met producten uit de wereld van B&R. Te beginnen met veiligheidstechnologie, via communicatietechnologie inclusief decentrale I/O-modules, naar industriële pc’s als hardwareplatform voor besturings- en HMI-toepassingen, evenals panelen voor de operator interface.
Het komt erop neer dat OEM’s en leveranciers een machineoplossing krijgen met bewezen processen, schaalbaarheid en hoge flexibiliteit waarmee zij op zeer efficiënte, economische en betrouwbare wijze hairpins in grote volumes kunnen produceren.
Bron: B&R – Franz Rossmann
Ook interessant: B&R servoaandrijving met geïntegreerde Safe Torque bepaling