Pagina 17 van: Aandrijftechniek – nummer 4 – 2022
17
Flexibele besturingstechnologie
verhoogt efficiëntie in
hairpin stator productielijnen
>
A
ls wereldwijd opererend familiebedrijf ontwik-
kelt Grob-Werke GmbH & Co. KG al meer dan 95
jaar systemen en bewerkingsmachines voor onder
andere autofabrikanten en hun toeleveranciers.
Het portfolio reikt van universele bewerkingscentra
tot zeer complexe productiesystemen en van handmatige mon-
tagestations tot volledig geautomatiseerde assemblagelijnen.
“Hiertoe behoren ook productiesystemen voor elektromotoren en
productie- en assemblagesystemen voor batterij- en brandstof-
celtechnologie”, zegt Fabian Glöckler, Manager van het Control
Technology Department van Grob’s business unit elektromobi-
liteit. “Op dit gebied bestrijken we de gehele productieketen en
bieden we klantspecifieke systemen voor de gehele aandrijflijn.”
Krachtige besturingstechniek vereist
Volgens Martin Ellenrieder, Group Manager van de afdeling
Function Development in Grob’s business unit elektromobiliteit,
stelt de trend naar elektromobiliteit ook nieuwe eisen aan de
besturingstechniek: “In vergelijking met systemen voor verbran-
dingsmotoren worden de systemen gekenmerkt door geavan-
ceerdere stations, kortere PLC-cyclustijden, een groter aandeel
aandrijftechniek in de assemblage en verfijnde gekoppelde bewe-
gingen.” Dit blijkt ook uit de hairpin machine (tweede generatie),
die volledig is uitgerust met Beckhoff besturings- en aandrijf-
techniek. Naast vier Grob-spindels zijn er in totaal 57 NC-assen
geïmplementeerd – veertig echte en vijf virtuele assen – alsmede
twaalf movers van het eXtended Transport System (XTS) die als
afzonderlijke servo-assen worden aangestuurd. Daarnaast is er
een uitgebreid I/O-niveau bestaande uit EtherCAT en TwinSAFE
Terminals of Box-modules, met 270 digitale ingangen en 150
digitale uitgangen.
Met een C6030 of C6032 ultracompacte industriële pc en
TwinCAT-software als besturingskern bereikt de machine een
extreem hoge uitvoersnelheid op basis van een cyclustijd van
slechts 2,3 s per hairpin. Ongeveer 200 afzonderlijke hairpins
moeten voor elke stator worden geproduceerd. Dit is des te
indrukwekkender gezien de complexiteit van het bewerkings-
proces en het brede scala aan besturingstaken, dat zich uitstrekt
van de invoer van de koperen buisdraad via de rechte uitlijning,
het complexe buigen en strippen, tot de exacte positionering in
een ‘pre -insertion’ nest:
1. Draadaanvoer (van spoel tot rechte koperdraad, met of zonder
elektrisch testen van de draadisolatie): PC-gebaseerde besturing
voor ‘danser’-controle
2. Afstrippen van koperdraad on the fly: aspositionering, nok-
platen en vliegende zaag
3. Draadaanvoer: koppeling van assen aan een tweede encoder-
systeem, omschakeling van het encodersysteem afhankelijk
van de bedrijfsstatus van het systeem, alsmede omschakeling
van de gebruikte assen via interfaces voor speciale bedrijfsmodi
(transport met of zonder draad)
4. Draadinspectie: transport en positionering
5. Persen/snijden: nokplaten alsmede compensatie van mate-
riaalverplaatsing tijdens het persen/snijden via dynamische
koppelingsfactoren van de virtuele tandwielfuncties
6. 2D-buigen: dynamische nokkenplaten gegenereerd door
hairpin-parameters die gekoppeld worden met dynamische
koppelingsfactoren van de virtuele tandwielfuncties
7. 3D-buigwerk: dynamische nokplaten gegenereerd door
hairpin-parameters die gekoppeld zijn aan de XTS-movers
door dynamische koppelingsfactoren van de virtuele
tandwielfunctionaliteiten
8. Voorinvoer van de hairpins: nokkenplaten of gecoördineerde
beweging
9. Verscheidenheid aan invoervarianten/positioneringsbewegin-
gen van de nesten en opspanvingers: koppeling van virtuele
en reële assen
Zeer hoge systeemdoorvoer
Daniel Gugenberger, Group Leader Electrical design bij Grob’s
business unit elektromobiliteit, legt het verschil met de productie
van verbrandingsmotoren uit: “De klassieke assemblageproces-
sen, zoals boutverbindingen, persverbindingen en handmatige
montagebewerkingen, zijn in hoge mate geautomatiseerd en
zouden door een machinebediener niet met de vereiste kwa-
liteit, precisie en snelheid kunnen worden uitgevoerd.” Dit is
waar PC-gebaseerde besturing van Beckhoff zijn waarde heeft
bewezen, zegt hij, omdat gedetailleerde machine- en proces-
gegevens van cruciaal belang zijn vanwege de zeer hoge sys-
teemdoorvoer. “Wanneer een compleet fabricageproces in twee
seconden verloopt, zijn productiemonitoring en foutenanalyse
alleen mogelijk met de juiste analysetools en hogesnelheidsca-
< Een blik in de machine
geeft een idee van
de complexiteit en
verscheidenheid van de
bewegingsreeksen, tot
aan het XTS-systeem
(voorgrond)
De stators van Grob’s
elektromotoren (rechts)
bevatten meerdere
wikkelingsranden
gemaakt van individuele
haarspelden (links)
(foto: Grob)
TEKST / Tilman Plaß, Beckhoff, bewerking Paul Quaedvlieg
FOTO’S / Beckhoff
16-17-18-19_grobbeckhoff.indd 17 25-05-2022 10:24