由于市場(chǎng)對(duì)更多種類(lèi)和模型的需求，現(xiàn)代生產(chǎn)公司越來(lái)越關(guān)注其流程的個(gè)性化和優(yōu)化。在這一發(fā)展過(guò)程中，智能夾持技術(shù)做出了重要貢獻(xiàn)。

由于靠近工具和工件的暴露位置，夾緊系統(tǒng)需要監(jiān)控與過(guò)程相關(guān)的參數(shù)并生成重要數(shù)據(jù)。與數(shù)據(jù)分析和可視化相結(jié)合的連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定、更好的可規(guī)劃和可控生產(chǎn)。在最好的情況下，最終可以?xún)?yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的效率，同時(shí)確保工件始終如一的高質(zhì)量，并最大限度地縮短停機(jī)時(shí)間。

圖1 帶有智能組件的電機(jī)工具夾緊系統(tǒng)

合作研究的成果

像Berg&Co.GmbH這樣的中型夾持技術(shù)解決方案供應(yīng)商如何憑借其傳統(tǒng)產(chǎn)品參與這場(chǎng)數(shù)字化變革呢？企業(yè)如何調(diào)和傳統(tǒng)與創(chuàng)新呢？

實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品的理念需要強(qiáng)大且具備創(chuàng)新能  力的合作伙伴。通過(guò)與弗勞恩霍夫機(jī)床和成型技術(shù)研究所（IWU）的密切合作，Berg開(kāi)發(fā)了一種新的智能工具夾緊系統(tǒng)。它可作為改造解決方案，理想地集成于壓力機(jī)和沖壓線中。然而，只有Berg作為系統(tǒng)供應(yīng)商、Fraunhofer-IWU作為研究機(jī)構(gòu)，沖壓車(chē)間作為最終用戶(hù)一起合作才能實(shí)現(xiàn)需要的協(xié)同效應(yīng)。

在產(chǎn)品的智能化方面，成型技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)的耐用性和靈敏度提出了極高的挑戰(zhàn)。因此，不同類(lèi)型工具夾具中傳感器的開(kāi)發(fā)和集成分為多個(gè)階段進(jìn)行，并始終伴隨著模擬、實(shí)驗(yàn)測(cè)試和預(yù)系列測(cè)試。

數(shù)據(jù)的處理和分析

通過(guò)對(duì)“成型工具–夾緊系統(tǒng)–成型機(jī)”系統(tǒng)進(jìn)行大量有限元模擬，可以確定在工具夾具內(nèi)集成相應(yīng)傳感器的理想位置。第一步，這些傳感器的功能在Fraunhofer-IWU的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中進(jìn)行了測(cè)試，另外還通過(guò)在試壓機(jī)上開(kāi)展的可靠性測(cè)試進(jìn)行確認(rèn)。這是邁向現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的先決條件。在與梅賽德斯–奔馳公司的研究合作中，智能工具夾具的預(yù)系列模型現(xiàn)在正在位于庫(kù)本海姆的沖壓車(chē)間的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。

除硬件測(cè)試，數(shù)據(jù)處理和分析的開(kāi)發(fā)是另一個(gè)重點(diǎn)。為此，可將像Profinet這樣廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議用于快速集成工具夾具和無(wú)故障通信。這樣一來(lái)，便可以同時(shí)處理來(lái)自各個(gè)工具夾具的傳感器數(shù)據(jù)，并同步進(jìn)行精細(xì)掃描。

傳感器數(shù)據(jù)使用特殊的評(píng)估軟件（Berg Tronic）進(jìn)行分析。該軟件正在Fraunhofer-IWU進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其算法讓使用傳感器數(shù)據(jù)來(lái)查看成型過(guò)程成為了可能，接近過(guò)程十分穩(wěn)健。通過(guò)這種方式，可以分析工藝偏差、趨勢(shì)和生產(chǎn)波動(dòng)，且無(wú)需在成型機(jī)的其他位置集成額外的傳感器節(jié)點(diǎn)。這些算法目前正在通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證。

圖2 智能工具夾具的核心功能

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的效率優(yōu)化

智能工具夾具名為“ToolAssist”工具包，具有3個(gè)模塊和不同的擴(kuò)展階段，具體取決于應(yīng)用目的。其基本機(jī)械功能在前兩個(gè)階段通過(guò)數(shù)字功能“狀態(tài)”和“夾緊過(guò)程監(jiān)控”進(jìn)行擴(kuò)展。通過(guò)該工具包可及時(shí)發(fā)現(xiàn)夾緊錯(cuò)誤和磨損跡象，并有計(jì)劃地將適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施集成到過(guò)程中。

在第三個(gè)擴(kuò)展階段，可以實(shí)現(xiàn)“成型過(guò)程監(jiān)控”。智能工具夾具使用其傳感器系統(tǒng)提供成型過(guò)程的視圖（過(guò)程透明度）。因此，成型機(jī)工具接口的夾緊技術(shù)是理想的信息來(lái)源。如上所述，通過(guò)分析選定的傳感器數(shù)據(jù)，技術(shù)相關(guān)的重要信息，例壓力過(guò)程中的變化，可以與生產(chǎn)并行記錄并在PLC中進(jìn)行進(jìn)一步處理。通過(guò)這種方式，可以將數(shù)字過(guò)程數(shù)據(jù)有效地用于系統(tǒng)控制。

因此，智能工具夾具“Tool Assist”的測(cè)試和使用是成型技術(shù)產(chǎn)品智能化的一個(gè)范例，它讓生產(chǎn)效率和透明度的不斷提高。簡(jiǎn)而言之，智能夾緊技術(shù)確保并提高了生產(chǎn)率。