Eine überzeugende Entwicklung

Speziell die Eliminierung von Tooling-Fehlern und Leckagestellen durch das »Schmalz Condition-Monitoring« gewährleistet eine bisher unbekannte Prozesssicherheit beim Blechhandling.

28. März 2007
Der Einlegeroboter sowie der erste Roboter der Pressenverkettung. Trotz sehr großem Pressenabstand — 8 Meter — kann mit der X-Pump eine Taktfrequenz von  8 Bauteile/min erreicht werden.
Bild 1: Eine überzeugende Entwicklung (Der Einlegeroboter sowie der erste Roboter der Pressenverkettung. Trotz sehr großem Pressenabstand — 8 Meter — kann mit der X-Pump eine Taktfrequenz von 8 Bauteile/min erreicht werden. )

Wirtschaftlichkeits- und Effizienzbetrachtungen von Vakuum-Greifsystemen im Bereich Blechhandling sind speziell für die Automobilindustrie - die sehr kosten- und qualitätssensitiv ist - von enormer Bedeutung. Leider wurden in letzter Zeit beim Thema »Vakuum-Erzeugung« sehr häufig »Äpfel mit Birnen« verglichen, die wildesten Behauptungen aufgestellt und verbreitet. Fakt ist, dass verschiedene Techniken und Methoden nicht miteinander in Beziehung gesetzt werden können, da deren Vergleich unsinnig ist. Fakt ist auch, dass prinzipiell zwischen einer dezentralen und einer zentralen Vakuum-Erzeugung unterschieden werden kann.

Im Spargang

Bei der zentralen Vakuum-Erzeugung, zum Beispiel durch Kompaktejektoren, die eine integrierte Vakuumüberwachung und Ventile aufweisen, ist eine sogenannte »Luftsparautomatik« seit vielen Jahren Stand der Technik. Diese Luftsparautomatik - das heißt das Abschalten der Druckluftversorgung nach Erreichen eines definierten Wertes - ist enorm wichtig, um die hohen Kosten für dieses Medium reduzieren zu können. Häufig wird dabei jedoch vergessen, dass die Druckluft-Einsparungen in den Bereichen Rohbau und Presswerk nur einen Teil der möglichen Kosteneinsparungen ausmachen und ein noch wesentlich größeres Potenzial gänzlich brach liegt. »Kostenfresser« sind zum Beispiel Toolingfehler oder Vakuumleckagen in den Greifsystemen, die sehr schwer zu identifizieren beziehungsweise zu lokalisieren sind. Diese haben Stillstandszeiten zur Folge und können schlimmstenfalls sogar zu einem unkontrollierten Anlagenstillstand, zu einem Crash führen. Dass mit diesen Szenarien sehr hohe Kosten verbunden sind, steht außer Frage. Die Firma Schmalz aus Glatten, weltweit Marktführer in Sachen Vakuumtechnik in der Automobilbranche, machte sich darüber Gedanken, wie diesen großen Kostenverursachern zukünftig beizukommen ist und entwickelte neue Vakuum-Erzeuger mit einem speziellen »Condition-Monitoring-System«.

Überzeugende Entwicklung

Von den Vorteilen der neuen Generation der Schmalz Vakuum-Erzeuger ließ sich auch ein namhafter deutsch-amerikanischer Automobilhersteller überzeugen. Für eine Pressenstraße, in der mehrere Pressen mittels Roboter miteinander verkettet sind, entstehen im flexiblen Dreischicht-Betrieb verschiedenste Außenhautteile aus Stahl- und Aluminium-Blechen, weshalb es durchaus vorkommen kann, dass pro Schicht mehrmals umgerüstet wird. Für diese Pressenstraße sollten neue Vakuum-Erzeuger zum Einsatz kommen, die schneller, effizienter und störungsunanfälliger arbeiten sollten, als die bisherigen Ejektoren. Da es bei den diversen Vakuum-Greiferspinnen auch immer wieder zu verschleißbedingten Störungen kam, die sehr hohe Folgekosten verursachten, suchten die Verantwortlichen speziell nach einer prozesssicheren Lösung.

Alles Integriert

Diese fand sich in Gestalt der Hochleistungs-Ejektoren vom Typ X-Pump von Schmalz, die sich, aufgrund ihres Integral-Konzepts und signifikanter Drucklufteinsparungen, im Bereich Handhaben von Blechen und Flachprodukten immer mehr durchsetzen. Zum einen zeichnen sich die Vakuumejektoren X-Pump durch extrem hohe Saug- und Abblasleistungen (plus 30% im Vergleich zu herkömmlichen Kompaktejektoren mit gleicher Düsengröße), das sehr schnelle Erreichen hoher Vakuumwerte (0,05 sec), sehr schnelle Reaktionszeiten sowie eine kompakte und leichtgewichtige Bauweise aus. Durch die genannten Saug- und Abblasleistungen, die schnelle Reaktionszeit und den schnellen Aufbau eines möglichst hohen Vakuums wurden sehr kurze Taktfrequenzen (> 8 Bauteile/Minute bei einem mit 8 Metern Distanz sehr großen Pressenabstand) möglich, wodurch sich die Produktivität und Effizienz der ganzen Pressenstraße erheblich steigern ließen. Zum anderen sind die Hochleistungs-Ejektoren »X-Pump« als integrierte Kompakteinheiten konzipiert und verfügen sowohl über eine Luftsparautomatik als auch über Condition-Monitoring-Funktionen (Diagnose-Funktionen). Der Vakuum-Spezialist J. Schmalz GmbH setzt seit Jahren auf die Technik der Luftsparautomatik und hat sie konsequent optimiert, sodass heute Druckluft-Einsparungen von bis zu 98 Prozent gegenüber konventionellen Vakuum-Erzeugern ohne Luftsparautomatik als Stand der Technik gelten.

Konsequent optimiert

In der Praxis löst die Luftsparautomatik das Abschalten des Druckluftstroms nach Erreichen eines bestimmten Vakuumwerts aus und sorgt dafür, dass beim Handhaben vakuumdichter Werkstücke nur noch ein Bruchteil des früheren Druckluftverbrauchs benötigt wird. Einen weiteren - für den Anwender entscheidenden - Vorteil stellen die erwähnten integrierten Condition-Monitoring-Funktionen dar, denn mittels dieser lassen sich die technische Verfügbarkeit und damit die Prozesssicherheit der Vakuum-Greifersysteme beim Handhaben von Blechen entscheidend verbessern. Defekte Stellen, also Vakuum-Leckagen, werden auch noch im Ruhezustand der Presse angezeigt (entsprechende Meldeleuchten zeigen den aktuellen Zustand des Vakuum-Greifsystems an), sodass eine vorbeugende Instandhaltung während der nächsten Rüstphase erfolgen kann. Mit dieser neuen Technik können Fehler, die auf das Greifer-Tooling oder Verschleiß zurückzuführen sind, um 100 Prozent reduziert werden. Im Gegensatz dazu melden konventionelle Vakuum-Erzeuger eine Leckage oder einen Fehler erst dann, wenn die Anlage schon gestoppt hat oder ein Crash gefahren wurde. Dieser Aspekt verdient laut einem führenden Mitarbeiter, der sich für die Mechanisierung des Presswerks verantwortlich zeigt, schon allein deshalb große Beachtung, weil die Belastungen für die Greifersysteme in einem Presswerk sehr hoch sind und durch Verschleiß immer wieder Undichtigkeiten oder Defekte auftreten, die im Ernstfall die ganze Pressenstraße lahmlegen können.

Zufriedener Kunde

Ein verantwortlicher Mitarbeiter im Presswerk führte zu den Kosteneinsparungen aus: »Mit den neuen Hochleistungs-Ejektoren X-Pump, die wir jetzt in allen Greifersystemen (Einlege-, Verkettungs- und Entnahmeroboter) der Pressenstraße im Einsatz haben, sind wir sehr zufrieden. Vor allem die extrem hohen Ansaug- und Abblasleistungen, kombiniert mit Überwachungs- und Fehler-Kompensationsmöglichkeiten, sind unschlagbare Argumente pro X-Pump, weshalb wir in Zukunft verstärkt in dieses innovative und nutzenbringende Konzept zur Vakuum-Erzeugung in Greifersystemen investieren werden. Die einstufige Düse der X-Pump bringt sehr viel schneller als mehrstufige Ejektoren einen spürbar höheren Vakuumwert zustande, was uns in die Lage versetzt, die Handling-Taktzeiten sprich die unproduktiven Bearbeitungs-Nebenzeiten weiter verringern zu können und umgekehrt den Durchsatz zu steigern. Trotzdem gehen wir bezüglich der Prozesssicherheit keinerlei Risiko ein, weil die integrierten Condition-Monitoring-Funktionen eventuelle Tooling- oder Vakuumfehler um 100 Prozent auf null reduzieren. Pressenbedingte Störzeiten sind so auf ein Minimum zu senken und Crashs lassen sich zuverlässig vermeiden.«

Prozesssicheres Blechhandling

Ergänzend dazu beschrieb er eine Situation, wie sie sich kürzlich beim Einfahren eines neuen Werkstücks und entsprechender Greiferspinnen mit neuen Vakuumsaugern ergab. »Bei der Inbetriebnahme schlugen die Condition-Monitoring-(Diagnose)Funktionen sofort an und zeigten mittels rot blinkendem Signal, dass der erforderliche Vakuumwert zu langsam erreicht wird. Wir konnten uns das nicht so richtig erklären, weil ganz neue Vakuumsauger installiert waren. Eine nähere Prüfung brachte dann zutage, dass ältere Kupplungen, die hier nochmals zur Verwendung kamen, Leckagen verursachten. Dank der integrierten ›Sofort-Diagnose‹ konnte so ein teurer Crash vermieden werden und es gab keine weiteren Zeitverzögerungen durch Fehlersuche und aufwendigere Störungs-Beseitigung.« Somit darf das »Condition-Monitoring made by Schmalz« als elementarer Bestandteil für das prozesssichere Blechteile-Handling in der Pressenstraße des deutsch-amerikanischen Automobilkonzerns angesehen werden. In Verbindung mit den deutlichen Einsparungen bei den Betriebs- und Wartungskosten sowie dem Zugewinn an Prozesssicherheit, stellen die Hochleistungs-Ejektoren der Baureihe »X-Pump« somit mehr als nur eine wirtschaftliche Alternative zur konventionellen Vakuum-Erzeugung mittels Druckluft-Ejektoren dar. Zumal sich der Aufwand für die Neuausrüstung oder Umrüstung von Greiferspinnen in kalkulierbaren Grenzen hält und eine Amortisation der erforderlichen Investitionen schon allein durch den geringeren Verbrauch der teuren Druckluft innerhalb kurzer Zeit garantiert ist.

Erschienen in Ausgabe: 02/2007