Vom Schleppgreifer zur Swingarm-Technologie (Teil 2)

Pressentechnik - Teil 9 -

Wer die faszinierende Bewegungsperfektion moderner Pressenmechanisierung schon mal in Aktion gesehen hat, kann wohl kaum glauben, daß der Teiletransport in den Presswerken bis vor wenigen Jahrzehnten vor allem ein muskuläres Problem war.

25. September 2004

Mangels geeigneter Technik wurde damals der Teiletransport von einer Presse zur anderen ausschließlich manuell bewerkstelligt, wobei vier Mann pro Presse notwendig waren, um die Großteile ins Werkzeug einzulegen und zu entnehmen. Die 24 Mann, die an einer sechsstufigen Pressenstraße im Einsatz waren, mußten im Laufe einer Achtstundenschicht schon einige Tonnen Blech bewegen. Kein Wunder also, daß fieberhaft nach einer Verbesserung dieser belastenden Arbeitsbedingungen gesucht wurde.

Weit kam man allerdings nicht mit diesen Bemühungen, denn im Gegensatz zur Kleinteileproduktion, für die schon damals Stufenpressen verfügbar waren, gab es keine funktionierende Technik, um Großteile wie: Dächer, Unterböden, Hauben und so weiter zu transportieren.

Am Anfang stand die Zange

Erste Ansätze einer funktionalen Mechanisierung wurden mit den Schleppgreifern, der sogenannten „Eisernen Hand“ erreicht. Bei diesem Verfahren, das nur zur Teileentnahme geeignet war, wurden die Teile am Ziehrand von einer pneumatisch betätigten Zange gegriffen und dann über Gelenkhebel aus dem Werkzeug herausgezogen beziehungsweise -geschleppt. Ein sehr rustikales Verfahren, aber immerhin ein erster Schritt zur Großpressenautomatisierung.

Saugerprinzip setzt sich durch

Nach einem kurzen Intermezzo mit der Kurzgreifertechnik für Großpressen setzte sich durchgängig das Saugerprinzip durch. Bei diesem Verfahren, dessen Grundprinzip bis heute unverändert ist, werden die Karosserieteile mit Vakuumsaugern gehalten, was eine gute Transportstabilität sicherstellt. Jetzt fehlte nur noch ein Transportsystem, das die Teile von einer Presse zur anderen transportierte.

Feeder als Problemlösung

Da Pressenstraßen systembedingt zwischen zwei Pressen immer eine Lücke aufweisen, müssen die Transportsysteme Abstände bis zu acht Meter überbrücken, was einen direkten Transport von Werkzeug zu Werkzeug ausschließt. Gelöst wurde das Problem durch Shuttlesysteme oder Zwischenstationen in den Presselücken. Für den eigentlichen Teiletransport kamen und kommen auch heute noch Feeder-Systeme zum Einsatz. Zum einen die Schwingarm-Feeder mit ihrem Parallelogrammsystem und zum anderen Linear-Feeder, mit denen größere Entfernungen direkt überbrückt werden können. Beide Systeme haben sich bewährt, auch wenn sie sich technisch deutlich unterscheiden. Schwingarm-Feeder legen die Teile grundsätzlich auf einen Shuttle ab, das dann den Weitertransport bis zur nächsten Aufnahmestation zurücklegt und bei Bedarf auch notwendige Lageveränderungen ausführt. Linear-Feeder die sich auf einer Profilschiene bewegen, legen die Teile auf Orientierstationen zwischen den Pressen ab, wo dann die Wiederaufnahme durch den nächsten Feeder erfolgt.

Teilehandling

Feeder-Automatisierungen sind sehr leistungsfähig und eignen sich für das gesamte Teilespektrum einer Karosserieproduktion. Nachteilig für die Transportstabilität ist allerdings die mittig zentrierte Aufnahme der Saugerspinne, die bei Großteilen und Doppelteilen zum Schwingen neigt und dadurch die Transportgeschwindigkeit einschränkt. Dies gilt auch für Robotermechanisierungen, welche die gleiche Aufnahmetechnik benutzen.

Unter dem Begriff „Crossbar“ versteht man einen Querbalken der zum Teiletransport quer in die Pressen einfährt und dort die Teile mit Vakuumsaugern aufnimmt beziehungsweise die Teile ablegt.

Crossbar-Technik

Da die Balken an den Außenseiten geführt sind, wird eine sehr hohe Transportstabilität erreicht. Um die Crossbar-Technik effektiv einsetzen zu können, mußte allerdings eine ganz neue Pressengeneration entwickelt werden. Mit den Großteil-Saugertransferpressen wurde eine Pressentechnologie auf den Markt gebracht, die zu Recht als Höhepunkt der Pressenentwicklung bezeichnet wird. Trotz einiger Anleihen aus der klassischen Transfertechnik, wie zum Beispiel dem Kurvenantrieb, nehmen die Saugerpressen eine Sonderstellung im Pressenbau ein. Der zentrale Stößelantrieb, die Tragschienen zwischen denen sich die Saugerbalken bewegen, die Orientierstationen zur Teil-Lageveränderung, das automatische Werkzeug-Wechselsystem, alles war neu und von hoher Funktionalität. Bei aller Perfektion hat dieses Pressensystem, wie alle kurvengesteuerten Transferpressen, den Nachteil der eingeschränkten Flexibilität, was sich bei der veränderten Modellpolitik im Automobilbau mit häufigem Modellwechsel und reduzierten Stückzahlen sehr negativ auswirkt.

Transferpressen lassen sich nur dann flexibel nutzen, wenn die zwangsläufige Bindung von Presse und Transfer konsequent aufgehoben wird. Da dies mit den klassischen Saugerpressen nicht realisierbar ist, war eine neue Pressentechnik erforderlich.

Mit den Kompaktsaugerpressen wurde ein Pressensystem auf den Markt gebracht, bei dem erstmals jede Umformstufe über ein eigenes, unabhängiges Transfermodul verfügt.

Hier bestimmt nicht mehr das komplexeste Teil die Auslegung der Anlage wie bisher, sondern die Produktionsflexibilität. Die Umformstufen rücken näher zusammen, die Orientierstationen entfallen und der Teiletransport erfolgt direkt von einer Umformstufe zur anderen. Wo bisher mächtige Transferschienen das Bild der Saugerpressen prägen, sind nun die Module der neuen Transfertechnologie das prägende Element.

Lambdaprinzip bestimmt Transferbewegung

Eines der kreativsten Transfersysteme ist das Schwingarm-System, das speziell für Kompaktsaugerpressen entwickelt wurde.

Beim Schwingarmsystem, dessen Transfermodule an überdimensionale Scheren erinnern, bestimmt das Lambdaprinzip die lineare Transferbewegung. Ein kurzer und ein langer Hebel sind an einem Drehpunkt so miteinander verbunden, daß kinematisch gesehen drei gleich lange Hebelteile entstehen. Eingeleitet wird die Transferbewegung durch einen Servomotor, welcher den kurzen Hebel des Kinematiksystems bewegt. Je nach Drehrichtung des Motors fährt der Saugerbalken in den Werkzeugraum zur Teileentnahme ein und umgekehrt mit dem Teil wieder heraus, wobei der Saugerbalken über einen zusätzlichen Zahnriemenantrieb entweder in horizontaler oder in programmierter Schrägstellung gehalten wird. Ein zusätzlicher Servomotor sorgt für die Hub- und Senkbewegungen des Transfermoduls. Überlagert man die Horizontal- und Vertikalbewegungen, kann jedes beliebige Kurvenprofil gefahren werden. Während der Transportbewegungen werden über zusätzliche Bewegungsachsen auch die notwendigen Teil-Lageveränderungen wie: Kippen, Schwenken, Drehen und Trennen durchgeführt, so daß auf die bisher üblichen Orientierstationen verzichtet werden kann. Diese Bewegungsvielfalt ist Basis und Voraussetzung für eine flexible, teileorientierte Produktion und damit auch Grundlage einer Kostenminimierung in der Karosserieproduktion.

Ausblick

In den Presswerken wird die Crossbar-Technologie weiter an Bedeutung gewinnen. Neben dem vorgestellten Swingarm-System werden Linear-Systeme für Pressenstraßen und Gelenkarm-Systeme für multifunktionale Anwendung die Produktpalette der Pressenmechanisierung ergänzen.

Damit ist erstmals ein problemloser Produktionsaustausch innerhalb der unterschiedlichen Pressen-Systeme möglich.

Erschienen in Ausgabe: 09/2004