Precisiebesturing voor ponsmachine

Taak:
Aandrijven en besturen van assen op een pers van 3 ton die micromechanische onderdelen uitstanst voor horlogefabrikanten en voor bedrijven op het gebied van micromechanica, mechatronica, elektrische en elektronische apparatuur. Traditioneel worden deze processen hydraulisch of mechanisch uitgevoerd.

Oplossing:
Voor de interactieve aandrijving, numerieke sturing en controle van alle functies van de pers worden FANUC-motoren gebruikt en een CNC. Hierdoor wordt complete controle verkregen over het ponsproces voor een groot aantal variabelen.

Resultaat:
De Greub G3-pers vertegenwoordigt een wezenlijke verandering in de manier waarop nieuwe gereedschappen voor snijden en precisiestansen worden gemaakt. Eenvoudige, en daardoor minder kostbare gereedschappen kunnen worden ontworpen voor kleine en middelgrote productieruns die beter zijn afgestemd op de speciale producten waarom de markt vraagt.

Het uitstansen van micromechanische onderdelen door innovatieve gereedschappen is voornamelijk een hydraulisch of mechanisch proces. De aandrijving van de assen en de besturing door een CNC brengt deze technologie in het tijdperk van de Industry 4.0. Greub, een Zwitserse fabrikant die machinegereedschappen ontwerpt en renoveert, realiseerde zich wat er allemaal mogelijk is en benaderde de wereldleider in CNC-technologie.

Horlogemakers, micromechanica, mechatronica en fabrikanten van elektronica en elektrische apparatuur hebben behoefte aan kleine, dunne componenten in kleine, middelgrote en grote productieruns. Deze stukken worden uitgestanst bij zeer hoge snelheden (tot 300 snedes/min.) uit stalen rollen met diktes van minder dan 1 mm. François Maxime Greub, de eigenaar van Greub Machines SA, dat werd opgericht door zijn grootvader Jean, is erfgenaam van een lange traditie van expertise in het renoveren van bewerkingsmachines. Hij liet al vroeg zijn waardering blijken voor digitalisering van deze bewerkingen toen het bedrijf een paar jaar geleden in samenwerking met partner FANUC kleine 3-tons persen van elektrische aandrijving liet voorzien om ze aan te passen aan het digitale tijdperk. Deze perfecte integratie opent de weg naar implementatie van Industry 4.0, de 4-de industriële revolutie. 

Complete controle op de bewerking

Een innovatieve pers moet werken binnen een aantal belangrijke parameters: de helling van de glijder, met een bepaalde lengte en mogelijke aanpassing van het hoogste dode punt (TDC) en het onderste dode punt (BDC); de snijsnelheid in slagen/minuut; de snelheid en toevoersnelheid van de staalrol. Afval en/of het werkstuk kunnen worden uitgeworpen door middel van de matrijs of opnieuw worden ingebracht in de toevoerlijn, bijvoorbeeld voor een nabewerking of erop volgende omgieting. De nauwkeurigheid van de positionering tussen ponsgereedschappen en matrijzen hangt af van de gereedschapsmatrijzenset en van de uiteindelijke recentrering van de strook. Al deze factoren zijn afhankelijk van de kwaliteit van het gereedschap, het instellen van de perskracht op de materiaalsterkte en de te snijden omtrek of het oppervlak dat geponst moet worden. François Maxime Greub en Thierry Maître, een onafhankelijke integrator van FANUC, hadden het ingenieuze idee om alle functies van de pers interactief aan te drijven met numerieke controle, waarbij volledig rekening werd gehouden met de specifieke mechanische kenmerken van de pers. Als gevolg daarvan is de glijder verlaagd en worden de TDC/BDC gecontroleerd door een FANUC DiS-koppelmotor en een encoder. Deze bedienen op gecontroleerde wijze een kogelschroef met een perskracht van 3 ton. Tegelijkertijd wordt de toevoer van de staalplaat bestuurd door een lineaire motor. De strook wordt uitgerold door twee gemotoriseerde winders aan elke zijde van de machine, waarbij de toevoersnelheid opto-elektronisch wordt gecontroleerd. Met zes absolute FANUC-motoren kan de beschermende deur ook numeriek worden bestuurd. Het aandrijfsysteem wordt geprogrammeerd en bestuurd door een FANUC Power Motion i-A CNC. "De FANUC mens-machine interface van de CNC betekent dat alles onder controle is en gemakkelijk programmeerbaar", aldus Thierry Maître.

Nieuwe vinding voor meer flexibiliteit

CNC-persen zijn niets nieuws, maar de Greub G3-pers vormt een wezenlijke verandering in de manier waarop nieuwe gereedschappen voor snijden en precisiestansen worden gemaakt. Eenvoudige, en daardoor minder kostbare gereedschappen kunnen worden ontworpen voor kleine en middelgrote productieruns die beter zijn afgestemd op de speciale producten waarom de markt vraagt. Op de moderne machines kunnen standaardmodules voor het monteren van ponsen en matrijzen bijvoorbeeld worden geïntegreerd in de matrijssets en gemakkelijk worden verwisseld. De numerieke controller van FANUC in combinatie met een optische of laserscanner bestuurt de strooktoevoerfunctie met uiterste nauwkeurigheid. Ook kunnen de hellingshoek, de naderings- en snijsnelheden en de insteekdiepte tot op twee decimalen worden geregeld. De verhouding tussen snelheid, de te snijden dikte en de strooktoevoersnelheid is ook volledig programmeerbaar. Veiligheid van de operator is te allen tijde gewaarborgd, waarbij met alle veiligheidsfuncties automatisch rekening wordt gehouden bij de operationele status van de pers. De gebruiksvriendelijkheid van de FANUC-controller en de multifunctionele integratiemogelijkheden (aanraakscherm, 4 kanalen, 24 assen) geven ontwerpers veel vrijheid. De mogelijkheid tot het produceren van onderdelen in kleine series, met een hoge herhaalbaarheid en tegen kosten van massaproductie, opent volledig nieuwe perspectieven voor horlogemakers en bedrijven in micromechanica en mechatronica.

Hun tijd vooruit?

Greub Machines SA met FANUC als partner en de systeemintegrator Thierry Maître zijn wellicht hun tijd vooruit. De G3-pers werd uitgebracht in 2013, en is nog niet zo succesvol als verwacht. Belangstelling voor de numerieke integratie van de machines in lijn met Industry 4.0 kan de zaken veranderen, maar uiteindelijk is laatste woord aan nieuwe generaties machinestellers. De noodzaak tot het vervaardigen van goedkopere mechanische onderdelen met een nog grotere precisie en in kleine runs stuwt de trend naar numerieke sturing op alle gebieden van de productie. FANUC beschikt over de controllers, hardware en software, en over de kennis om bedrijven hierbij te ondersteunen. Het team van 50 toegewijde werknemers dat is gevestigd in Zwitserland, gaat elke werkdag de uitdaging aan.