Handhabungstechnik

Spinnen im Presswerk

Dynamisches Teile-Handling bei der Blechumformung
Die Herstellung von Blechteilen für Automobile ist durch technische Anforderungen gekennzeichnet, die vor allem den Pressen- und Werkzeugbau betreffen. Doch nur wenn die Pressen und Werkzeuge kontinuierlich mit Rohblechen versorgt und die bearbeiteten Teile dann auch sukzessive entnommen werden, lässt sich die gewünschte Wirtschaftlichkeit erzielen.

Grundsätzlich bestimmen die möglichen Pressen- und/oder die zulässigen Werkzeughübe den Produktionstakt. Das Handling und der Transfer der Blechteile sollte parallel zu den Hauptzeiten erfolgen. Weil sowohl bei den Pressen als auch bei den Werkzeugen unproduktive Nebenzeiten weitgehend reduziert oder gar eliminiert werden, muss das Blechteile-Handling- und Transfersystem entsprechend schnell arbeiten, um jeglichen Pressen-Stillstand zu vermeiden. Als ein weiterer, wesentlicher Aspekt bei der Blechteile-Fertigung ist die Prozesssicherheit insgesamt anzusehen. Während die Pressen und Werkzeuge hier eher unkritisch sind, gilt es dem dynamischen und vor allem positionsgenauen Teile-Handling besondere Aufmerksamkeit zu widmen.

Wer weiß das besser als die Pressen-, Werkzeug- und Umformtechnik-Spezialisten der Heilbronner Firmengruppe Läpple, die sich seit vielen Jahren als Systempartner namhafter Automobil-Produzenten einen guten Namen gemacht hat. Gegründet im Jahr 1919, wurden zunächst Werkzeuge und Werkzeugsysteme gefertigt. Heute liegt die Kernkompetenz der 5.000 Mitarbeiter/innen zählenden Unternehmensgruppe – davon 1.700 in Heilbronn – auf dem Werkzeugsektor sowie in den Bereichen Prototypen, Blechpressteile und Rohbaukomponenten sowie Anlagenbau für die Blechverarbeitung und -umformung. Weitere Tätigkeitsschwerpunkte sind die Automation/Handhabungstechnik und der Kunststoff-Formenbau.

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In der Firmengruppe sind 175 Pressensysteme im Einsatz. Hiervon stammen 75 aus eigener Entwicklung und Produktion. Den Vorteil des eigenen Pressen- und Anlagenbaus erläutert Oliver Wackenhut, Leiter Presswerk im Werk Heilbronn: „Durch den eigenen Pressenbau können wir die Produktionssysteme mit Features ausstatten, die ganz auf die jeweiligen spezifischen Anforderungen der Kundenteile ausgerichtet sind. Dasselbe gilt für den Werkzeugbau und auch für die Handling-Systeme für den Blechteile-Transfer.“ Bei öfters wechselnden Produkten müssen nicht nur die Werkzeuge und NC-Programme der Pressen ausgetauscht, sondern auch die Greifer- und Handlingsysteme für die Blechteile umgerüstet/gewechselt werden.

Produktivität und Flexibilität

Weil Umrüstungen immer mit längeren Stillstandzeiten verbunden sind, wechselt man bei Läpple gleich die kompletten Roboter-Greifersysteme aus. Für das Blechteile-Handling setzt Läpple Heilbronn ausschließlich Sechsachs-Industrieroboter mit Vakuum-Greiferspinnen ein. Auch diese werden – aus Gründen der spezifischen Anforderungen des Teilespektrums – selbst gefertigt. Dabei greift man in der Hauptsache auf die Vakuum-Komponenten des Handlingspezialisten Schmalz aus Glatten zurück. Hiermit hat man in allen Werken – und ganz besonders in den Pressenlinien des Stammhauses Heilbronn – sehr gute Erfahrungen gemacht.

Die einzelnen Greiferspinnen bestehen aus eigenen Leichtbau-Stahlrohrkonstruktionen. Schmalz liefert das Vakuum-Equipment: Sauggreifer und Vakuumerzeuger sowie Magnetventile und Vakuumschalter. Durch die auf die jeweiligen Teile und Bedürfnisse ausgelegten Greiferspinnen, die lediglich eine standardisierte Schnittstelle (Kupplung) zu den Robotern aufweisen, ergeben sich laut Oliver Wackenhut viele Vorteile, die den Bau von Einzweck-Greiferspinnen (ohne flexible Wiederverwendbarkeit) sinnvoll und wirtschaftlich machen. „Die Greiferspinnen werden 100-prozentig an das Blechteil und das Werkzeug angepasst, wodurch wir ein Höchstmaß an Steifigkeit und Genauigkeit erreichen. Durch die Stahlrohrkonstruktion sparen wir Kupplungen, Verbindungsteile und Querverstrebungen und somit einiges an Masse. Das wiederum erlaubt dynamischere Bewegungsabläufe.“

Vakuumtechnik für Sauggreifersysteme

Die Pressenlinie 5 im Werk Heilbronn fertigt im Dreischicht-Betrieb an bis zu sieben Tagen in der Woche. Für das Blechteile-Handling bewegen sich die mit Vakuum-Greiferspinnen ausgerüsteten Industrieroboter mit maximal acht Metern in der Sekunde. Für die Optimierung der Bewegungsabläufe und der Dynamik werden die Handlingzeiten an einem externen Teach-Roboter programmiert, optimiert und dann an die einzelnen Stations-Roboter in der Pressenlinie übertragen. Die automatisierten Pressen, der automatische Werkzeug- und der Greiferspinnen-Wechsel sowie der Programmtausch ermöglichen das vollautomatische (Um)rüsten der Pressenlinie. Pro Tag wird bis zu zweimal umgerüstet und die Roboter holen sich an Docking-Stationen die jeweils benötigte Greiferspinne ab.

Für die Vakuumerzeugung kommen leistungsfähige Ejektor-Baugruppen zum Einsatz, die aus vier bis fünf Kompaktejektoren der Baureihe SMP Megapump bestehen, an die Magnetventile und digitale Vakuumschalter bereits angebaut sind. Je nach Einsatzbereich sind die Greiferspinnen mit speziellen Vakuumsaugern für das Blechhandling ausgerüstet – den Typen SAF (Flachsauggreifer), SAB (Balgsauggreifer), SAOB (Balgsauggreifer oval), SAOF (Flachsauggreifer oval) und SAOG (Sauggreifer in Glockenform und mit 45 Shorehärte). Diese Sauger sind gekennzeichnet durch eine hohe Aufnahme an Querkräften, verschiebungsfreies Halten (auch bei geölten Blechen) und eine innere Abstützung zur Vermeidung von Tiefzieheffekten.

Oliver Wackenhut zu den Vorzügen der Vakuum-Komponenten von Schmalz: „Die Vakuum-Erzeugung mittels Kompaktejektoren bringt kurze Ansaugzeiten und sicheres Handling. Die Modulbauweise hat den Vorteil, dass durch einen Ejektor verschiedene Saugerkreise beziehungsweise Sauger versorgt werden. Die aktiv genutzte Abblasfunktion beschleunigt das sichere und positionsgenaue Ablegen der Bleche. Dank der Luftsparautomatik ergeben sich Druckluft-Einsparungen, was – bezogen auf den Dreischicht-Betrieb – zu beträchtlichen Kosten-Einsparungen führt. Zu den Sauggreifern wäre zu sagen, dass wir hier aus einer breiten Palette immer die beste Form auswählen können. So lassen sich beispielsweise mit den ovalen Sauggreifern in Glockenform auch stark gewölbte Werkstücke sicher greifen und dynamisch handhaben“.

Mehr Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit

Auch im Platinenlader (am Anfang der Pressenlinie) kommen Vakuum-Komponenten von Schmalz zur Anwendung: eine Ejektorbaugruppe aus fünf Kompaktejektoren SMP, Flachsauggreifer SAF, Federstößel FSTI und ein weiterer Sauger (sowie Spreizmagneten) zur Doppelbelegungs-Kontrolle beziehungsweise zur Vereinzelung. Auch hier steht die Prozesssicherheit an oberster Stelle, weshalb alle Sauggreifer an Federstößeln montiert sind. Damit werden eventuelle Verformungen des Platinenstapels kompensiert und die Bleche sicher aufgenommen, selbst wenn sie nicht plan aufliegen.

Der Platinenlader ist im Gegensatz zu den Saugerspinnen universell und somit für verschiedene Platinenformate ausgelegt. Um auch hier ein zeit- und energiesparendes Handling zu ermöglichen, versorgen die fünf Einzelejektoren der Baugruppe verschiedene Saugerkreise, die je nach Größe und Form der Platinen zu- oder abgeschaltet werden. (gm)

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