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O Gigante Gentil

Fixação de peças de metal muito finas e componentes espessos para formar um único subconjunto, em apenas um sistema. A solução: uma servo prensa de 12kN da IEF-Werner com tecnologia de medição piezoelétrica da HBM.

Servo Prensa para Montagem de Peças Finas e Espessas ao Mesmo Tempo

A IEF-Werner GmbH foi solicitada a fornecer uma única prensa que permite a fixação através de deformação plástica, de peças metálicas muito finas e componentes espessos e maciços para compor uma única subforma. A especialista em automação, localizada em Furtwangen, Alemanha, conseguiu atender à esta solicitação com um equipamento de sua família aiPRESS de servo prensas que possui uma força de prensagem de 12kN. Esta solução fornece a força necessária e uma precisão muito alta. Os usuários precisam de apenas um sistema, que permite que economizem custos com investimentos e fornece um fixação de alta qualidade em menor tempo.

Os fabricantes têm de responder às solicitações de seus clientes com mais flexibilidade para se manterem competitivas. Novos produtos ou versões de um produto têm sido lançados no mercado em um intervalo menor de tempo te aumentado as demandas por equipamentos. Os sistemas precisam processar materiais que se diferenciam em estrutura, tamanho ou espessura. Entretanto, novos sistemas são caros e, uma vez que foram configurados, devem ser utilizados em sua capacidade total. Um usuário na área da engenharia médica relatou o problema que componentes diferentes entre si precisavam ser deformados para produzir um subproduto e eram necessárias diferentes forças de prensagem para ela. O subproduto consistia de partes metálicas muito pequenas de um lado e componentes espessos e maciços de outro. "Esta tarefa necessitava de uma prensa que pudesse realizar duas etapas do processo com alta precisão", explica Frank Neugart, Gerente de Produto para servo prensas na IEF-Werner GmbH. Além do mais, esta solução flexível precisava ser grande o suficiente para atender aos requisitos de futuros pedidos, o que provavelmente, implicaria em forças ainda maiores. Esta era uma boa abordagem, principalmente no que diz respeito à simplificação de equipamentos. Ambas as etapas do processo envolveram a junção de componentes.
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“A tecnologia servo permite que o processo seja controlado de modo que o deslocamento necessário seja alcançado com uma precisão de alguns micrômetros". Frank Neugart, Gerente de Produto para servo prensas na IEF-Werner GmbH.

Uma única prensa para todas as tarefas

Os engenheiros na IEF-Werner examinaram de perto a tarefa e montaram um equipamento da família aiPRESS de servo prensas que possui uma força de prensagem de 12kN.
“Esta família permite que processos de junção de alta precisão sejam realizados de uma forma automática e reprodutiva", explica Frank Neugart.
"Os sistemas são projetados de forma flexível e podem ser integrados em linhas de montagem, bem como em locais de trabalhos manuais. A tecnologia servo possui vantagens significativas nesta aplicação. Esta tecnologia permite que operadores configurem parâmetros como velocidade. Dependendo da precisão solicitada, podem ser implementados tempos de ciclos muito pequenos, porque a força motriz age em um eixo", diz Frank Neugart. Um quadro em C maciço e resistente à torção feito de aço ferramental forma a base da prensa. O sistema elimina deformações, flexões ou processos de configuração que afetam as peças transmissoras de força durante o processo de prensagem através do desacoplamento mecânico do sistema de medição e compensa-os através do servo controle. O sistema de transmissão consiste de um eixo de precisão, um servo motor e uma guia que permite que forças laterais sejam totalmente absorvidas. Com o aiPRESS, uma guia de precisão mantém o sistema de transmissão com precisão por todo o percurso da tarefa. "Erros de posicionamento resultantes da deflexão da guia podem ser removidos", diz Frank Neugart. Um sistema de configuração permite que o sistema de transmissão seja adaptado à faixa de força necessária. Assim, o servo acionamento sempre trabalha sob condições operacionais otimizadas. O usuário pode adaptar fatores de processo como força de alimentação, velocidade transversal, tempo de posicionamento e precisão para a tarefa específica.
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IEF Werner GmbH www.ief-werner.de
nullIEF Werner GmbH www.ief-werner.de

Montagem de alta qualidade

“Para permitir que ambas as etapas do processo sejam implementadas com precisão, montamos o aiPRESS com um sensor de força piezoelétrico que possui dois intervalos operacionais escalonáveis", explica Frank Neugart.

“Eles garantem medições precisas através da troca de parâmetros no sensor". A IEF-Weerner colaborou de perto com a HBM para implementar esta calibração de sub-faixas.

Sensores piezoelétricos são uma real alternativa a sensores baseados em strain gages, principalmente quando uma faixa de medição muito ampla é requisitada. Transdutores de força piezoelétricos permitem a aquisição de força que varia de alguns N até diversos kN. Desde que a devida calibração seja feita, um único sensor pode ser usado em diferentes faixas de força.

A IEF-Werner usa o transdutor de força piezoelétrico CFTplus/25kN da HBM. O sensor foi pré-deformado e calibrado e está pronto para uso imediato. Um cristal de fosfato de gálio forma o núcleo do sensor CFTplus com capacidade de 25kN. O material oferece a vantagem de alcançar o dobro da sensibilidade que um quartzo usado com frequência. A deriva e o ruido são baixos, o que aumenta significativamente a faixa de medição utilizável. O sensor é conectado ao amplificador de carga CMD 600, usando cabos livres de ruído. O CMD 600 possui dois conjuntos de configurações programáveis, uma largura de banda extremamente alta, bem como um desvio muito baixo: pré-requisitos para uso em tarefas exigentes de medição.

A IEF-Werner, em parceria com seu cliente, desenvolveu um processo especial de prensagem que também pode ser usado para outras aplicações. Durante o processo de montagem, a prensa de punção, guiada por um servo motor, move-se rapidamente para baixo para colocar os componentes em contato e, então, o processo desacelera. Em geral, o sistema mede a força da prensa e a posição dos componentes a serem montados. Devido ao seu design especial, a aiPRESS junta as peças de metal fino a uma força máxima de 3kN com uma precisão menor que ±15N. "Geralmente, 500N a 600N, no máximo, são usados com esses componentes", diz Frank Neugart. "Isso nos permite garantir um processo de montagem de alta qualidade". Na segunda etapa do processo, a servo prensa junta as peças mais maciças com 6kN com uma precisão menor que ±30N.

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Manuseio fácil de usar

Para tornar os conceitos de configuração e controle o mais ergonômico e fácil de usar possível, os desenvolvedores da IEF equipam a interface gráfica de usuário da aiPRESS com seu próprio sistema operacional para processos de prensagem. O aiQ-CONTROL está no núcleo do sistema operacional. Este monitor de aplicação de força representa graficamente o processo de prensagem e monitora seu progresso. O monitor fornece diferentes funções,como envelope de curvas, janelas e barreiras de aplicação de força. Isso permite que os usuários visualizem as grandezas inter-relacionadas medidas a qualquer momento. Além disso, é fornecido o visualizador de processos inteligente aiLIGHT: é baseado na tecnologia econômica de LED de 4 cores. Ele usa as propriedades reflexivas dos materiais para interagir com o operador através de códigos luminosos coloridos. Todas as informações necessárias são fornecidas: luzes brancas informa sobre configuração ou a inserção de um componente. Luzes azuis indicam que os componentes estão sendo prensados. Quando o resultado está concluído, acende a luz verde. Problemas são indicados pela luz vermelha. A função integrada com a luz vermelha no topo da prensa também informa a qualidade do resultado de prensagem e é visível de todas as direções. Assim, nenhuma informação precisa ser recuperada da interface de usuário para avaliar o resultado da prensagem: o operador não precisa desviar o olhar da tarefa atual para ver as curvas de prensagem. Isso permite uma operação conveniente e focada sem nenhuma distração, aumentando a eficiência do trabalho. Outro aspecto importante no desenvolvimento da família IEF-Werner de servo prensas foi a operação eficiente em termos de energia: em operações de um turno, todo o sistema precisa apenas de energia correspondente a uma lâmpada comum de 60W. Um fornecimento de vácuo ou ar pressurizado é diretamente integrado no eixo da família aiPRESS. Portanto, o equipamento não precisa de qualquer cabo exterior de alimentação. Toda a família abrange um faixa de medição de forças desde 200N até 30kN. Uma vantagem adicional da família aiPRESS, especialmente neste projeto é que: "Todas as partes abertas e visíveis são feitas de aço inoxidável. Se a instalação é feita em uma sala limpa, a área de trabalho pode ser completamente limpa", diz Frank Neugart. Além do mais, se os usuários precisarem de uma força maior para futuros pedidos, eles podem reconfigurar a prensa, alterando a faixa de medição de força para até 12kN e facilmente adaptá-la às demandas alteradas.

O cliente

A IEF Werner oferece uma ampla linha de componentes sofisticados de automação para tarefas que vão desde deslocamento transversal com a mais alta precisão até movimentos eficazes. Por mais de 35 anos, a empresa produz sistemas especializados de automação para diversos segmentos da indústria, como engenharia automotiva, médica, elétrica e de precisão, bem como semicondutores e indústria alimentícia. www.ief-werner.de/en Para mais informações sobre a família aiPRESS de servo prensas, acesse www.aipress.de/en.
Imagens: IEF-Werner GmbH

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