Der „Gang“ für mehr Flexibilität

Flexibler Stanzautomat Für seinen neuesten 1.600-kN-Stanz- und Umformautomaten hat Haulick + Roos das Flexible Servo-Drive-Antriebskonzept (FSD) entwickelt. bbr stellt das innovative Konzept näher vor.

10. Oktober 2008

Beim neuen 1.600-kN-Stanz- und Umformautomaten verleiht der mit einem Getriebe gekoppelte Servomotor der Maschine hohe Flexibilität hinsichtlich des Einsatzspektrums, die bis zu 50 Prozent Produktivitätssteigerung erwarten lässt. Nicht nur die Entwickler von Haulick + Roos, Pforzheim, sind von ihrem neuen Präzisions-Stanz- und Umformautomaten begeistert. Das integrierte Antriebssystem FSD (Flexible Servo Drive) hat schon bei der ersten Präsentation auf der letztjährigen Blechexpo in Stuttgart zahlreiche Besucher auf den Messestand gelockt. Das große Interesse war ausschlaggebend für eine weitere Veranstaltung, ein Technologieforum, das Haulick + Roos in den eigenen Hallen stattfinden ließ. Dort konnten zahlreiche Besucher die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der ›schaltbaren‹ Servopresse in Aktion erleben. Spontan überzeugt hat das Exponat die Schweizer Firma Oskar Rüegg AG aus Pfäffikon, Hersteller von Metallformteilen und Baugruppen und langjähriger Kunde von Haulick + Roos, an den die Maschine unmittelbar nach der Veranstaltung geliefert wurde.

Hohe Erwartungshaltung

»Vom neuen Antriebskonzept und dessen Mehrnutzen erwarten wir uns signifikante Produktionssteigerungen, die uns auch künftig unseren Wettbewerbsvorsprung sichern«, so Roland Schürpf, Vorsitzender der Geschäftsleitung des Schweizer Präzisionsunternehmens. Als Haulick+?Roos-Geschäftsführer Markus Roos mit seinem Entwicklungsteam die neue Servopresse in Angriff nahm, war er vom Erfolg überzeugt: »Wir haben schon seit ein paar Jahren mit dem Gedanken gespielt, eine solche Maschine zu entwickeln. Denn die Vorteile der Servotechnik gegenüber konventionellen Exzenterpressen mit Schwungrad liegen auf der Hand. Der Servomotor lässt sich steuern, sodass sich die Stößelbewegung im Bereich des UT, des unteren Totpunkts, optimal für den Umformprozess gestalten lässt. Außerhalb des Bauteils sind schnellere Geschwindigkeiten möglich, sodass die durchschnittliche Hubzahl und damit die Gesamtproduktivität gesteigert wird.«

Starke Servoantriebe

Während in Japan schon seit über zehn Jahren Servopressen gebaut und eingesetzt werden, findet das Konzept in Europa erst seit gut zwei Jahren mehr und mehr Anhänger. Für Haulick + Roos war nicht zuletzt deshalb der Antriebsspezialist Fanuc als Partner für die Servotechnik erste Wahl. Schließlich kann er neben der theoretischen auch umfangreiche praktische Erfahrung mit dem Einsatz von Servomotoren in Pressen vorweisen. Eine Entscheidung, über die Markus Roos gerne spricht: »Die gesamte Entwicklung dieses ersten FSD-Automaten dauerte ein gutes halbes Jahr. Als er schließlich zur Messe fertig werden musste und die Zeit knapp war, bekamen wir von Fanuc tolle Unterstützung. Durch den einfachen Umgang und die Zuverlässigkeit hat es sich bewährt, auf einen Standardmotor zu setzen und keine extra entwickelte Lösung zu wählen, wie sie andere Unternehmen anbieten. So läuft inzwischen die erste Maschine bei einem Schweizer Unternehmen seit einem Jahr völlig problemlos im 24-Stunden-Einsatz.«

Kraftpaket

Das Kraftpaket im 160-t-Stanz- und Umformautomaten ist der Fanuc Servoantrieb Alpha is1000 HV mit einer Nennleistung von 100 kW und einer maximalen Umdrehungszahl von 2.000 min-1. Gesteuert wird er von einer bildschirmlosen Fanuc-CNC-Steuerung der Serie PowerMate i-H, die über eine dynamische Geschwindigkeitsregelung verfügt. Das heißt, fehlerhafte Bedienereingaben und Prozessüberlastungen werden erkannt und automatisch angepasst. So können dadurch keine Produktionsausfälle entstehen. Die PowerMate i-H kommuniziert über Profibus mit einem übergeordneten PC, der unter anderem die gesamte Sicherheitstechnik verwaltet. Hier denken die Haulick+Roos-Entwickler darüber nach, auf eine Fanuc-CNC-Steuerung der 30er-Serie zu wechseln, die über die integrierte Dual Check Safety-Funktion die gesamten Sicherheitsanforderungen mit abdecken kann.

Einen Gang höher?

Zum Highlight wird diese Maschine durch die zwei verfügbaren Getriebestufen, die für besonders hohe Flexibilität sorgen, die sich im Namen wiederfindet: FSD — Flexible Servo Drive. Die erste Stufe ist dem Hauptspektrum vorbehalten, also komplexen Biege- und Tiefziehteilen, für die mehrstufige Operationen benötigt werden. Hier erreicht die Presse maximal 160 Hübe pro Minute, kann aber die hohe, gut dosierbare Kraft des Servomotors ausspielen. Der Antrieb ermöglicht es, den Stößel im UT, wo der eigentliche Umformprozess stattfindet, langsam zu fahren. Er könnte sogar im UT stehen bleiben oder den Rückwärtsgang einlegen, wenn benötigt. Firmenchef Roos: »Wenn wir davon ausgehen, dass für einen optimalen Umformprozess eine Geschwindigkeit von 30 bis 40 Hübe pro Minute gefahren werden muss, kann die Servopresse im Bereich des OT richtig Gas geben und über 100 Hübe fahren, was mit einer konventionellen Exzenterpresse mit Schwungrad nicht möglich ist. Diese muss eine konstante Geschwindigkeit beibehalten, die sich am Umformprozess orientiert. Die Servopresse dagegen erreicht durch die höhere Geschwindigkeit im OT (oberen Totpunkt) eine durchschnittliche Hubzahl, die fast doppelt so hoch ist — bei keinerlei Qualitätseinbußen.« Auch Einrichtvorgänge, die eine langsame Geschwindigkeit voraussetzen, sind viel einfacher zu bewältigen. Es ist für die Servopresse kein Problem, mit ein oder zwei Hüben pro Minute durch den UT zu fahren. Außerdem kann man die Presskraft durch das Antriebsmoment winkelbezogen dosieren. Wogegen früher immer nur die volle Presskraft des Schwungrades zur Verfügung stand. Ein weiterer Vorteil des Servoantriebs: Da er ohne mechanische Elemente beschleunigt und bremst, gibt es keinen Kupplungs- und Bremsverschleiß. Die zweite Getriebestufe ist quasi das Sahnehäubchen in Sachen Flexibilität. Mit ihr erreicht die Maschine bis zu 300 Hübe pro Minute — allerdings nicht mehr im geregelten, sondern im reinen Exzenterbetrieb. Das kommt für Bearbeitungen infrage, die ein langsames Fahren im UT nicht benötigen wie zum Beispiel Stanzaufgaben.

Mehr Produktivität

Markus Roos fasst die Vorteile zusammen: »Mit der FSD-Technologie haben wir die Möglichkeit verschiedenste Umform- und Stanzprozesse wirtschaftlich zu vollziehen. Zudem sind wir in der Lage — im Gegensatz zu anderen Servopressen — die Maschine als reine Exzenterpresse zu betreiben, um hohe Hubzahlen zu erreichen. In Zahlen heißt das: Über höhere Teileausbringung erreichen wir eine Produktivitätssteigerung zwischen 30 und 50 Prozent im Vergleich zu einer konventionellen Exzenterpresse.« Aufgrund ihrer Produktivität kommt die FSD-Presse damit auf ein ideales Preis-Leistungs-Verhältnis — trotz höherer Anschaffungskosten.

Energieeffizient

Auch in puncto Energieeffizienz schneidet die Maschine gut ab. Zwar ist der Spitzenbedarf einer servogetriebenen Presse höher als bei herkömmlicher Technologie mit Schwungrad, aber dafür dreht das Schwungrad konstant mit voller Leistung und permanent gleichem Strombedarf. Dieser ist beim Servo bedarfsabhängig. Markus Roos hat den Vergleich: »Wir haben bei unserem Kunden in der Schweiz den Stromverbrauch über einen längeren Zeitraum gemessen. Er lag selbst beim direkten kW/h-Vergleich nur marginal höher als bei einer vergleichbaren konventionellen Maschine. Auf Stückkosten umgerechnet, ist die FSD-Maschine deutlich sparsamer. Durch den Einsatz der neuen Kondensatormodule dürfte er noch weiter sinken.«

Spitzen kappen

Sogenannte Energy Charge Module, eine neue Fanuc-Entwicklung, bieten den Anwendern die Möglichkeit, Energie zwischenzuspeichern und Spannungseinbrüche in der Stromversorgung zu vermeiden. Solche drohen dann, wenn — im Sinne möglichst geringer Zykluszeiten — der Stößel während der ›pressfreien‹ Zeit über den oberen Totpunkt hinaus schnell beschleunigt werden muss. Bei diesem Vorgang werden hohe Energiewerte benötigt. Das kann bei Unternehmen, die über keine großen Transformatorstationen verfügen, zu Spitzenbelastungen im Netz führen, die eine kurzfristige Mangelversorgung anderer Verbraucher bewirkt. Um solche Zustände zu vermeiden, hat Fanuc einen Energiespeicher entwickelt, der die beim Bremsen frei werdende Energie gezielt aufnimmt, anstatt sie direkt ins Netz zurückfließen zu lassen. Er stellt sie den Servomotoren für den nächsten Beschleunigungsvorgang wieder zur Verfügung. So werden Strombedarfsspitzen gekappt, und die Netzbelastung kann auf einen vorher definierten Wert limitiert werden. Das Verfahren arbeitet rein elektronisch bei jedem denkbaren Presszyklus ohne zusätzlichen Einstellbedarf durch den Maschinenbediener. Durch die Fortschritte in der Servotechnik und der positiven Resonanz angetrieben hat sich Haulick + Roos entschlossen, die gesamte Produktpalette von 250 bis 4.000 kN Presskraft auf FSD-Technik umzustellen. _

Wolfgang Klingauf

Tradition und Fortschritt

Der Name Haulick + Roos steht für Präzisions-Stanz- und Umformautomaten mit einer Presskraft von 25 bis 400 t. Mehr als 2.000 Stanzautomaten hat das Pforzheimer Unternehmen weltweit am Markt platziert.

1905 wurde das Unternehmen Haulick-Pressen gegründet und 1968 von Jörg Roos übernommen, dessen Sohn Markus Roos heute die Geschäfte führt.

In Deutschland hat das Traditionsunternehmen einen besonderen Status, denn es dürfte wohl der einzige familiengeführte Pressenhersteller sein.

Der Slogan ›Präzisionspressen seit 1905‹ verweist auf die besonderen Qualitäten, die für die mehr als hundertjährige Erfolgsgeschichte des Unternehmens verantwortlich zeichnen. Hierzu gehören langjährige Kundenbindung, exzellenter Service und die hohe Zuverlässigkeit und Beständigkeit, die als gelebte Unternehmenskultur auf das Unternehmen ebenso zutrifft wie auf die Produkte.

Flexible Servo Drive

Stanzautomaten mit Servoantrieb haben bei umformtechnischen Anwendungen entscheidende Vorteile gegenüber konventionellen Exzenterpressen:

- höhere Flexibilität

- höhere Produktivität

- bessere Teilequalität

- geringere Geräuschemission

- höhere Werkzeugstandzeiten

- kürzere Einrichtphasen

- höhere Prozesssicherheit

Erschienen in Ausgabe: 10/2008