MMS Systeme UFD 10 (DIGITAL) Reaktionszeiten

KuE, 1.10.2003
MMS Systeme
UFD 10 (DIGITAL)
Reaktionszeiten
(4. Ausgabe)
Reaktionszeiten MMS-System
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Im Folgenden finden Sie Informationen zu einem Teil unseres Leistungs-­‐ und Serviceportfolios. Sollten Sie hierzu oder zu anderen Produkten Fragen haben, treten Sie jederzeit gern in Kontakt mit uns: Tel: 03573-­‐ 14800 info@vogel-­‐gruppe.de •
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UFD 10 (DIGITAL)
Inhalt:
1. Aufgabenstellung
2. Begriffsbestimmung
3. Systemaufbau
4. Ablauf von Werkzeugwechsel und Aersolbereitstellung
5. Meßwerte
6. Beispielberechnung von Bereistellungszeiten
1. Aufgabenstellung (Thema)
MMS-Systeme an Bearbeitungszentren oder Drehzellen, müssen auf eine Vielzahl von Werkzeugen und Prozessen reagieren können. Sie müssen für jeden Fertigungsschritt die gewünschte Aerosoleinstellung am Werkzeug bereitstellen können.
Bei sehr kurzen Werkzeugwechselzeiten, von Span zu Span vergehen zum Teil nur 1 bis 2 Sekunden, muss innerhalb dieser Zeitspanne die gesamte Aerosolleitung vom Behälter bis zum Austritt am Werkzeug mit Aerosol gefüllt werden und sämtliche Schaltvorgänge ausgeführt sein. Dies
ist nur möglich durch eine frühestmögliche Ausführung der notwendigen Schaltbefehle und eine
Verkürzung der Aerosolleitung. Letzteres kann nicht immer sichergestellt werden, da die Leitungsführung und Länge vom Aufbau der Maschine abhängen und nur bedingt beeinflusst werden
können. Diese Zuleiten können u.U. 10 m und mehr betragen.
Im Folgenden wird ein Zusatz-System zum VOGEL-MMS-Gerät beschrieben, worduch der Einfluss
einer großen Leitungslänge nahezu beseitigt werden kann. Mit diesem Zusatz-System werden die
Reaktionszeiten erheblich verkürzt.
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2. Begriffsbestimmung
Ein wichtiger Parameter für den praktischen Einsatz eines MMS-Systems an Bearbeitungszentren
oder Drehzellen ist die Reaktionszeit des Systems. Sie beschreibt die Zeitspanne zur Bereitstellung einer geforderten Aerosoleinstellung am Werkzeug.
Die Gesamt-Leitungslänge setzt sich zusammen aus:
§ Leistungslänge A:
- Aerosolleitung vom Wegeventil bis zur Drehdurchführung der Spindel,
- Drehdurchführung mit Spindel,
- Werkzeugaufnahme mit Spannsystem und
- Werkzeug.
Durch die problemlose Positionierung des Wegeventils dicht an der Spindel können sehr kurze
(ca. 2 bis 3 m) Zuleiten realisiert werden.
§ Leitungslänge B:
- Aerosolleitung vom MMS-Gerät bis zum Kugelhahn.
Bedingt durch die MMS-Geräteaufstellung kann diese Länge 10 m und mehr betragen.
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3. Systemaufbau
Um die Reaktionszeit zu verkürzen
wird während des Werkzeugwechsel
die Aerosolleitung nicht durch einen
Kugelhahn verschlossen. Ein Wegeventil, das möglichst nahe an der
Spindel sitzt, leitet das Aerosol in dieser Zeit über einen Bypass direkt in
den Nachfüllbehälter oder das Abluftsystem. Die Aerosolerzeugung wird
somit nicht unterbrochen. Schaltet das
Wegeventil, füllt sich die Leitung hinter dem Kugelhahn einschließlich
Spindel und Werkzeugbereich sehr
schnell mit Aerosol.
Somit kann bereits während der Span
zu Span Zeit die Aerosolqualität gewechselt werden und steht sehr
schnell zur Verfügung.
Reaktionszeiten MMS-System
z.B. zur Maschinenabsaugung oder Befüllanlage
Drehdurchführung
Wegeventil
Aerosol
Leitungslänge B
Leitungslänge A
System Lu®
briLean
Digital
Spindel
Datenleitung
SPS
Werkzeughalter
Werkzeug
Befüllanlage
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4. Ablauf von Werkzeugwechsel und Aerosolbereitstellung
Um eine möglichst kurze Reaktionszeit des MMS-Systems zu erreichen, sollte ein Werkzeugwechsel mit dem oben beschriebenen Zusatz-System wie folgt ausgeführt werden.
1. Sobald kein Aerosol mehr benötigt wird, wird das Wegeventil in Bypass-Stellung geschaltet
und (ggf.) die neue Aerosoleinstellung gewählt. Das Aerosol in Leitungslänge B fließt über
den Bypass ab.
2. Der Werkzeugwechsel wird ausgeführt.
3. Ist das neue Werkzeug eingesetzt, schaltet das Wegeventil wieder auf Aerosolzuführung um.
4. Die vorzugsweise kurz ausgeführte Leitungslänge A wird mit dem am Wegeventil bereitsgestellten Aerosol gefüllt.
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5. Messwerte
Zur praktischen Messung der Reaktionszeiten ist der Nachweis von Aerosol und der Veränderung
von Aerosolkonzentrationen notwendig. Dies ist nur mit einem sehr hohen messtechnischem Aufwand möglich. Wir haben daher über die Messung des Aerosoldurchsatzes auf die Reaktionszeiten geschlossen.
Modellwerkzeug
∅ 2 mm
∅ 3 mm
∅ 5 mm
∅ 10 mm *
Tabelle 1:
Durchsatz
bei 6 bar
0,46 l/s
0,76 l/s
1,02 l/s
1,43 l/s
Länge 2 m
0,28 s
0,17 s
0,12 s
0,09 s
Durchsatzmessungen
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Füllzeit Schlauch ∅ 10 mm
Länge 5 m
Länge 10 m
0,69 s
1,39 s
0,42 s
0,83 s
0,31 s
0,62 s
0,22 s
0,44 s
Länge 20 m
2,78 s
1,67 s
1,25 s
0,89 s
(* Werte extrapoliert)
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6. Beispielberechnung von Bereistellungszeiten
1. Beispiel-Rechnung für Reaktionszeit wenn keine Aerosoländerung durchgeführt wird:
Leitungslänge A (hinter Wegeventil)= 2 m
⇒ Reaktionszeit (Tabelle 1: bei A = 2 m Länge und WZ-Kanal ∅ 2 mm) < 0,3 s
⇒ Aerosolbereitstellungszeit bis Ventil = 0 s
Fazit: Nur die Leitungslänge A muß gefüllt werden, da das Aerosol unverändert direkt am Wegeventil anliegt. Die Reaktionszeit von ca. 0,3 s ist sehr kurz.
2. Beispiel-Rechnung 2 für Reaktionszeit wenn eine Aerosoländerung durchgeführt wird:
Die Aerosolkonzentration wird geändert und während der Werkzeugwechselzeit zum Wegeventil
gefördert. Nach Öffnen des Wegeventils muß nur noch die Leitungslänge A gefüllt werden.
Leitungslänge B (vor Wegeventil) = 10 m
Leitungslänge A (hinter Wegeventil) = 2 m
⇒ Reaktionszeit (Tabelle 1: bei A = 2 m Länge und WZ-Kanal ∅ 2 mm) < 0,3 s
⇒ Aerosolbereitstellungszeit bis Ventil (Tabelle 1: bei B =10 m Länge und Bypass ∅ 10 mm) < 0,5 s
Fazit: Die sehr kurze Bereitstellungszeit von ca. 0,5 s kann für den Werkzeugwechsel genutzt
werden. Die Reaktionszeit von ca. 0,3 s ist sehr kurz.
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