Automatisierte Stanznietprozesse optimiert

Das automatisierte und von einem Roboter geführte Stanznietwerkzeug mit integriertem Magazin für Niete steuert einen Matrizenwechsler an, der Matrizen in diversen Ausführungen bereithält. Je nach Verbindungsanforderung, Materialtyp und -stärke kommen Matrizen mit individueller Matrizenkontur sowie Stanzniete in unterschiedlicher Form und Größe zum Einsatz. Der Matrizenwechsler vollzieht den Matrizenwechsel in circa sieben Sekunden. Das integrierte Bildverarbeitungssystem aus Vision Sensor ‚CS-60‘ und ‚nVision-i‘-Software von di-soric erkennt in 800 ms, ob es sich bei der zur Übernahme anstehenden Matrize um die richtige handelt. Höchste Zuverlässigkeit des Bildverarbeitungssystems ist dabei ein Muss, denn beim Kundeneinsatz beispielsweise im Karosseriebau müssen sehr hohe Maschinenverfügbarkeiten erreicht werden.

Im Vergleich zum Schweißen und Kleben ist das Stanznietverfahren ein effizientes Fügeverfahren, das große Stückzahlen respektive Stanznietvorgänge bei hohen Prozessgeschwindigkeiten möglich macht. Es ist vielseitig bei der Verbindung unterschiedlicher Materialien, verlangt keine Vor- oder Nachbehandlung und gewährleistet hohe Prozesssicherheit und Präzision.

Matrizenwechsler mit acht Aufnahmen für unterschiedliche Matrizen. © di-soric

Bereits seit mehr als zwei Jahrzehnten ist Böllhoff eng mit di-soric verbunden. In zahlreichen Maschinen und Anlagen des Unternehmens versehen Schlauchsensoren, Gabellichtschranken oder induktive Näherungsschalter des Anbieters industrieller Automatisierungslösungen zuverlässig ihren Dienst. Ende 2023 stellte Günter Kathmann, Key Account Manager bei di-soric die Bildverarbeitungslösung Fabian Ahlemeyer vor, der bei Böllhoff als Softwareentwickler tätig ist. Gemeinsam diskutierten sie in diesem Kontext, ob die vorgestellte Lösung als geeignete Optimierungslösung für Böllhoff in Frage käme.

Verifizierung in 800 Millisekunden

Die größten Herausforderungen steckten wie immer im Detail: In vielen Bereichen musste die Standardlösung von di-soric an die spezifischen Anforderungen und Rahmenbedingungen der Stanznietapplikation angepasst werden. „Eine echte Challenge war sicherlich, dass die Sichtprüfung in der vorgegebenen Taktzeit von 800 Millisekunden durchgeführt sein muss. Da bleibt keine Zeit für Jobwechsel. Darüber hinaus sollte der Vision Sensor ohne Feldbus direkt an die Steuerung angebunden werden.“, zählt Günter Kathmann die wesentlichen Kundenanforderungen auf.

Automatisiertes Prüfen in mehreren Schritten

Der Vision Sensor CS-60 von di-soric erkennt die Matrize am jeweiligen Schaftdesign. Jedes Schaftdesign ist einer spezifischen Kontur im Matrizenkopf zugeordnet. © di-soric

Das Matrizenprüfverfahren besteht aus mehreren Teilschritten: Das robotergeführte Stanznietwerkzeug steuert den Matrizenwechsler an. In der Übergabeposition präsentiert sich die von der Steuerung angeforderte Matrize im Abstand von 86 mm vor der Kameralinse. Der Bereich, der klar erkennbar sein muss, umfasst circa 25 mm x 40 mm. Da sich die Position minimal verändern kann, kommt die Funktion ‚Lagenachführung an Konturen‘ zum Einsatz.

Neben den aufgabenbedingt unterschiedlichen Konturen im Kopf unterscheiden sich die Matrizen optisch durch eine individuelle Ausformung des Schafts. Mit vier Bildaufnahmen und anhand von 22 Messfeldern nimmt das Vision-System eine Helligkeitsprüfung vor. Zusätzlich wird eine Plausibilitätsprüfung zwischen den rechten und linken ‚Einstichen‘ ausgeführt. Entspricht die visuell erfasste Geometrie dem Soll-Bild, gibt die Software die Matrize für die Übergabe an das Stanznietsystem frei. Eine falsche Matrize würde dasKameraauge erkennen und zurückweisen.

Vision-System mit Potenzial für individuelle Wünsche

„Dank der logisch aufgebauten nVision-i Software sowie der darin integrierten Funktionsbausteine war es vergleichsweise einfach, die von uns gestellten Anforderungen mit Hilfe von di-soric umzusetzen. Jobwechsel oder aufwändiges Umprogrammieren entfällt, die Anbindung erfolgt über digitale Schnittstellen ohne Feldbus,“ erläutert Fabian Ahlemeyer. Damit die Bilderkennung in allen Fällen auf dieselbe einfache Art und Weise funktioniert, ließ Böllhoff die Software in dieser Konfiguration fixieren. Damit steht das Vision-System quasi per Drag-and-Drop zumindest bis auf weiteres unveränderlich sicher zur Verfügung.

Wolfgang Zosel ist Technik-Journalist und Inhaber der Agentur pr›kom. © pr›kom

Zehn der integrierten Bildverarbeitungslösungen sind derzeit bei einem namhaften Automobilersteller im Einsatz. Nachdem diese dort ihre Alltagstauglichkeit unter Beweis gestellt haben, will Böllhoff in Zukunft weitere Stanznietapplikationen mit der effizienten und kostengünstigen Visualisierungslösung ausstatten.