Vakuum biegt Bleche um

Handlingsysteme eröffnen neue Möglichkeiten

Die Vakuumtechnik ist vor allem beim Material-Handling und bei Werkstück-Spannsystemen nicht mehr wegzudenken. Für viele Anforderungen gibt es eine Vielzahl standardisierter Vakuum-Komponenten, aus denen individuelle Vakuumsysteme zum Handhaben, Fixieren und Spannen kreiert werden können. Mit etwas Phantasie lassen sich solche Vakuum-Komponenten aber noch ganz anders ver- und anwenden:

06. Januar 2003

Was haben Werkzeugmaschinen mit vakuumtechnischen Einrichtungen zu tun? Diese Frage läßt sich in der Regel damit beantworten, daß die Vakuumtechnik vor allen Dingen in der Peripherie der umformenden oder zerspanenden Werkzeugmaschinen zu finden ist. Genauer gesagt beim Werkstück-Handling und beim Fixieren und Spannen flacher Werkstücke. Damit erschöpfen sich normalerweise die Gemeinsamkeiten, es sei denn, man denkt einmal etwas intensiver über die Vorteile und Nutzungsmöglichkeiten von Vakuum-Komponenten und -Systemen nach.

Ran an die Rüst- und Nebenzeiten

Die Paul Weinbrenner Maschinenbau aus Weil der Stadt, Hersteller von Blechbearbeitungsmaschinen, hat das sehr gründlich getan und die Vakuumtechnik voll in die Prozeßkette zum automatisierten Biegen von Blechen einbezogen. Davon ausgehend, daß die unproduktiven Nebenzeiten beim konventionellen Biegen von Blechen in kleinen bis großen Serien einen zu großen Anteil an den Maschinenlaufzeiten ausmachen, stellte man sich bei Weinbrenner die Frage, wie denn die Rüst- und Nebenzeiten durch prozeß- und maschinentechnische Optimierungen weitgehend eliminiert werden könnten.

Es wurde die Idee eines Blechbiegezentrums mit einem Sechsachsen-Industrieroboter, einem Blechteile-Greifersystem, der mechanischen sowie steuerungs-technischen Systemverknüpfung und natürlich der Software, geboren. Das Blechbiegezentrum ist so konzipiert, daß bei einfachen Biegeabläufen die Biegevorgänge sukzessive erfolgen und der Roboter mit dem Vakuum-Sauggreifer das gesamte Platinen-Handling übernimmt.

Folgerichtig holt der Roboter eine Rohplatine vom Stapel und legt sie zwischen Matrize und Stempel auf Anschlag in Position. Dann läuft der erste Biegevorgang ab, der Roboter entnimmt das Werkstück, wendet oder dreht es und bringt es für den nächsten Biegevorgang wieder in Position und so weiter, bis alle Biegungen vorgenommen sind. Danach legt der Roboter das fertig gebogene Teil auf dem dafür vorgesehenen Platz ab. So weit so gut - und in Bezug auf die Vakuumtechnik werden dabei Komponenten wie Sauggreifer, Vakuum-Schalter und Vakuum-Erzeugung (Ejektoren) sowie diverse Verschlauchungs- und Verbindungselemente eingesetzt.

Mit Vakuum rationell Automatisieren

Der Vakuum-Spezialist J. Schmalz aus Glatten hat für diese und andere Handhabungs- oder Materialfluß-Aufgaben ein sehr breites Lieferprogramm an Vakuum-Komponenten. Darüber hinaus werden auch die komplette Analyse, Projektierung, Konstruktion, Herstellung, Installation und Inbetriebnahme sowie ein umfassender Service geboten, so daß die Kunden und Anwender aus einer kompetenten Hand „schlüsselfertige“ Vakuumsysteme erhalten. Die Entwickler von Weinbrenner wollten aber noch einen deutlichen Schritt weiter in Richtung mehr Produktivität durch Automatisieren beim Blechbiegen gehen und setzten sich deshalb zum Ziel, auch die Werkstück-Handlingzeiten in der Maschine auf ein Minimum zu reduzieren.

Das neue Produktionskonzept lautet: Integrierte Biege-, Handlings- und Spann-Funktionen. Zwar kommen auch dabei dem Roboter mit der Vakuum-Saugerspinne die Aufgaben des Teilehandlings zu, jedoch beschränkt sich das Handling auf das Beschicken und die Entnahme nach getaner Arbeit. Dazwischen verbleibt das Werkstück immer dann im Blechbiegezentrum, wenn in einem (Teil-)Prozeß gleich mehrere Biegevorgänge erledigt werden müssen.

Ziel war es, das Werkstück bei jedem Biegevorgang sowie in den Arbeitsphasen dazwischen, nämlich beim Auffahren des Stempels und beim Neu-Positionieren des Blechteils an den CNC-Anschlägen, jederzeit in der exakten Position zu behalten. Deshalb haben die Ingenieure in den Maschinentisch des Blechbiegezentrums ebenfalls Vakuum-Sauger integriert. Damit werden die Blechplatinen auf dem Tisch festgehalten, falls zum Beispiel um mehr als 90° abgekantet wird, wenn mehrere Biegevorgänge aufeinander folgen oder wenn der Stempel nach dem Biegen nach oben wegfährt und das Werkstück dann frei auf dem Tisch liegt.

Je nach Biegelänge und Ausführung des Blechbiegezentrums sind im Maschinentisch zwischen 40 und 150 Vakuum-Sauggreifer montiert.

Für prozeßtechnische Innovationen und einfachere Konstruktionen

Damit können Bleche der Formate 300 x 200 mm bis 2.000 x 1.000 mm automatisch fixiert und gespannt werden. Diese im Maschinentisch integrierten Vakuum-Saugeinrichtungen bestehen jeweils aus speziellen Blech-Saugern „SAF 40“ des verschleißfesten Materials NBR (Perbunan) sowie der Vakuum-Versorgung und den Schaltelementen.

Hinter jedem Sauggreifer befindet sich ein Strömungsventil. Dieses erkennt, ob ein Sauggreifer mit Blech „bedeckt“ ist und somit zum Spannen/Entspannen aktiviert oder deaktiviert werden muß. Das „intelligente“ Vakuum-Spannsystem „schaltet“ nur die entsprechend dem jeweiligen Platinenformat benötigten Sauger zu. Durch das integrierte Vakuum-Saugsystem spart sich Weinbrenner im Bereich Konstruktion, Herstellung und Montage eine ganze Menge an mechanischen und pneumatischen Einrichtungen zum Greifen und Fixieren der Platinen und Blechteile. Das Biegezentrum ist außerdem flexibler zu nutzen und es müssen hinsichtlich des Blechteile-Handlings keinerlei Umrüstungen vorgenommen werden.

Handhaben, Fixieren und Spannen mit Vakuum

Ähnliches gilt auch für die mit acht Sauggreifern bestückte Vakuum-Saugerspinne des Sechsachsen-Industrieroboters. Diese besteht weitgehend aus Vakuum-Komponenten oder besser standardisierten Konstruktions-Elementen wie Blechsauggreifer „SAB 60/80“ aus NBR (Perbunan) sowie Federstößel vom Typ „FSTA“ zum Ausgleich von Unebenheiten oder verschiedenen Blechteile-Griffebenen. Weitere Bestandteile sind: Verbindungselemente, Halterungen für die Sauggreifer und Federstößel, Grundprofile für den Aufbau der Saugerspinne sowie ein Kompaktejektor „SMP 25 Schmalz MegaPump“ für die Vakuum-Erzeugung.

Die Sauggreifer-Einheiten können an den Traversen-Profilen beliebig verstellt und einfach an die jeweiligen Werkstücke angepaßt werden.

Durch die Integration der Vakuum-Saugeinrichtung in den Tisch des Blechbiegezentrums und den Einsatz des mit einem Vakuum-Sauggreifer bestückten Roboters ließ sich für Weinbrenner das Projekt „Automatisches Biegezentrum“ ohne großen konstruktiven Aufwand und damit ohne großes technisches Risiko wirtschaftlich realisieren. Die Intelligenz in den vakuumtechnischen Konstruktions-Elementen erlaubt eine bis dato im Bereich Blechbearbeitungsmaschinen nicht gekannte nutzerorientierte Funktionsintegration. Davon profitieren die Anwender und der Hersteller Weinbrenner gleichermaßen: Die Kunden in Form von mehr Produktivität und kurzen Bearbeitungszeiten und Weinbrenner nicht zuletzt auch durch den entscheidenden Wettbewerbsvorteil, den man sich mit der schnellen Realisierung des Biegezentrums und des Roboter gestützten Blechteile-Handlings verschaffen konnte.

Wobei die rationelle Konstruktion, Beschaffung und Herstellung des Blechbiegezentrums sowie der Saugerspinne weitgehend auf der Grundlage von leistungsfähigen, am Markt in bester Qualität erhältlichen Maschinenelementen wie zum Beispiel den Vakuum-Komponenten von Schmalz beruht.

Erschienen in Ausgabe: 10/2002