Mikrometergenau gesteuert – Neuartige Servopresse für Uhrwerke

Die entscheidenden Arbeitsschritte vor dem Zusammensetzten eines Uhrwerks sind das Einpressen von Steinen, Stoßsicherungen, Sperrstiften und Schraubfüßen. Dazu haben die beiden Schweizer Unternehmen Stoco SA, ein Spezialist für maßgeschneiderte Lösungen im Bereich der hochpräzisen Montage, sowie die auf Automatisierungssoftware für Werkzeug- und Produktionsmaschinen spezialisierte Softeca SA eine innovative Servopresse entwickelt.

Diese ist mit einer Siemens-Steuerung Simotion D410-2 ausgestattet, mit der die Achsen der Presse gesteuert und so präzise Kraft, Geschwindigkeit und Position der einzupressenden Komponenten geregelt werden. Die integrierte Prozessüberwachung ermöglicht zudem die Rückverfolgbarkeit in Echtzeit.

Simotion D410-2 steuert und regelt die Bewegungen der Servoachse. Zudem ist die Steuerung Drehscheibe für Kommunikation, Diagnose sowie Remote Service. Ein TTL-Inkrementalgeber ermittelt die vertikale Position.

Der Systemmotor wird über ein Power-Modul Sinamics S120 PM340 in Blocksize-Bauform angesteuert, das Gleichrichter und Wechselrichter in einem Gerät kombiniert. Kommuniziert wird über Ethernet sowie per Drive-Cliq für den Positionsgeber des Motors. Sitop 24 V DC USV versorgt die gesamte Anlage mit Strom und schützt sie vor Netzstörungen.

Zwei Takte, drei Bewegungen

Die Presse umfasst einen Servoantrieb mit Rollengetriebe und Absolutwertgeber, ein Kraftmessgerät und eine Präzisionssonde. Diese misst die Höhe der Komponente in Bezug auf einen Referenzbereich auf der Platine – unabhängig von der vom Absolutwertgeber ausgewerteten Position. Beim Einpressen sinkt die Presse schnell ab, um das Einpresswerkzeug mit der Platine in Kontakt zu bringen.

Anschliessend verlangsamt sich die Presse und misst dabei kontinuierlich die Presskraft und die Position der Komponente. Dadurch lässt sich das Einpressen so steuern, dass die gewünschte Einpresstiefe mit einer Präzision von weniger als einem Mikrometer erzielt wird.

Bezugsmessung und Beschickung der einzupressenden Komponenten erfordern keine entsprechende Bewegung auf horizontaler Ebene zwischen Presse und Werkplatte, da die Komponentenbeschickung in das Einpresswerkzeug integriert ist und die Höhenbezugsmessung mit einem ausgeklügelten Mechanismus bei der Einpressbewegung erfolgt. Dies erhöht den Einpresstakt nach dem Prinzip einer für die Serienproduktion geeigneten „iterativen Presse“.

Integration in Fertigungslinien

Je nach Anzahl der einzufügenden Komponenten lassen sich acht bis zehn dieser Pressen in eine vollautomatisierte Fertigungslinie integrieren. Erstmalig müssen Uhrenbauer so nicht manuell in die Konstruktion mechanischer Uhren eingreifen. Pro Minute können auf diese Weise zwölf Uhren hergestellt werden – und das rund um die Uhr, an sieben Tagen die Woche.

Mit der Entwicklung dieser innovativen Presse positionieren sich Stoco und Softeca in der automatisierten Konstruktion von Uhren. Softeca übernahm bei der Zusammenarbeit die Programmierung der Steuerung, die HMI(Human Machine Interface)-Funktionen und den Bau des Schaltschranks.

Stoco zeichnete für den gesamten mechanischen Teil der Servopresse verantwortlich sowie für die Entwicklung der notwendigen Zyklen zum korrekten Einpressen der Komponenten. Die ersten Pressen sind bereits erfolgreich bei einem führenden Schweizer Uhrenkonzern im Einsatz. «

Motion Control System Simotion

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