Von der Königswelle zum Servoantrieb (Teil 1)

Pressentechnik - Teil 8 -

Seit Pressen im industriellen Maßstab zur Blechumformung eingesetzt werden, sind die Hersteller auf der Suche nach dem ultimativen Mechanisierungskonzept. Warum die Mechanisierung in den Preßwerken und Stanzereien schon immer einen hohen Stellenwert hatte, läßt sich leicht erklären. Wem es gelingt ein Teil schnell und sicher von A nach B, sprich von einer Umformstufe zur anderen zu transportieren, erzielt einen echten Produktionsvorteil, der sich positiv auf die Stückkosten auswirkt.

24. August 2004
Transferkurvenantrieb.
Bild 1: Von der Königswelle zum Servoantrieb (Teil 1) (Transferkurvenantrieb.)

Mangels Alternativen wurden in der Vergangenheit dafür ausschließlich mechanische Systeme eingesetzt. Bevor die Präzision späterer Jahre erreicht werden konnte, war es ein weiter Weg.

Nach einigen untauglichen Versuchen mit Hebeln, Parallelogrammsystemen, Zahnstangen, Untersetzungsgetrieben und anderen abenteuerlichen Konstruktionen, hat sich durchweg das System der kurvengesteuerten Transferschienen durchgesetzt. Über Jahrzehnte wurde das Kurvenscheibenprinzip in Transferpressen bis zur Perfektion weiterentwickelt, so daß man mit ziemlicher Sicherheit davon ausgehen kann, daß weltweit hunderte Transferpressen nach dem Kurvenprinzip arbeiten. Wo liegt nun der Vorteil dieses genialen Prinzips? Ganz einfach; in der Zwangsläufigkeit der Bewegung. Eine Transferbewegung muß nämlich immer in direkter Synchronisation zur Stößelbewegung der Presse ablaufen, wobei die Hochlaufphase des Stößels zum Greifen und Transportieren der Teile genutzt wird, während der Rücklauf der Schienen zeitsparend bei geschlossenen Werkzeugen erfolgt. Ermöglicht wird diese Zwangsläufigkeit der Bewegung dadurch, daß der Pressenantrieb über ein Getriebe direkt mit dem Transferantrieb verbunden ist. Entsprechend ihrer Bedeutung wird die dafür notwendige Antriebswelle deshalb auch als „Königswelle“ bezeichnet.

Durch die zwangsläufige Koppelung bewegen sich die Transferschienen immer analog zur Stößelbewegung, eine Kollision der Transfergreifer mit dem Stößel ist damit ausgeschlossen.

Kurvenscheiben - Wie funktioniert das?

Im Prinzip ganz einfach: Man nehme eine kreisrunde Scheibe, drücke eine Andrückrolle dagegen, verbinde diese mit einem Winkelhebel, und fertig ist der Transferantrieb. Nicht ganz, denn bei einer kreisrunden Scheibe würde sich gar nichts bewegen. Deshalb bekommt die Scheibe nun Konturen und zwar in dem Sektor, in dem eine Bewegung über einen bestimmten Weg ablaufen soll. Die Andrückrolle, die exakt der Kurvenkontur folgt, bewegt jetzt den Winkelhebel, und damit die angehängte Transferschiene, und das mit absoluter Präzision. Da jede Transferfunktion - also das Greifen, das Heben und die Förderbewegung - ein eigenes Kurvenpaar benötigt, besteht ein Kurvensatz immer aus mehreren Kurvenscheiben, die winkelversetzt auf einer Welle aufgezogen sind. Für eine dreiachsige Transferpresse wird demnach ein achtteiliger Kurvensatz benötigt. Ein Kurvenpaar für die Funktionen Heben/ Senken und ein Kurvenpaar für die Funktionen Öffnen/Schließen. Außerdem ein Kurvenpaar für das Vorfahren und Zurückfahren der linken Schiene und ein weiteres Paar für die gleiche Funktion der rechten Schiene.

Je nach Konzeption der Anlage können zusätzliche Kurven für Platinensenker und Fertigteilentnahme eingebaut sein, allerdings in separater Anordnung. Wird nun die Kurvenwelle in Drehung versetzt, bewegen sich die Kurvenscheiben analog dazu und leiten die einzelnen Bewegungen ein.

Um die Preßteile von einem Umformwerkzeug zum anderen zu transportieren, werden bei konventionellen Transferpressen spezielle Schienen eingesetzt.

Schienen als Transportsystem

Ein Schienenpaar, das über die ganze Länge der Presse reicht, wird beidseitig mit Teilegreifern ausgerüstet, welche in ihrer Form auf die Preßteile abgestimmt sind. Die Form der Teilegreifer reicht dabei vom einfachen Schaufelgreifer, in dem die Teile lose aufliegen, bis hin zu Aktivgreifern, die wie Zangen die Teile erfassen und halten.

Transferachsen

Neben dem Vor- und Zurückfahren der Schienen muß ein Transfersystem noch weitere Funktionen ausführen können. Je nach Teilespektrum können das zwei oder auch drei Achsen sein, wobei das dreiachsige Transfersystem bei weitem überwiegt, da es mit seinen Funktionen Greifen/Öffnen, Heben/Senken und Vorfahren/Zurückfahren das gesamte Teilespektrum abdecken kann.

Ein Zweiachsensystem, das neben der Längsbewegung nur noch über eine Greiferfunktion verfügt, kann dagegen nur eingesetzt werden, wenn keine Teile aus den Werkzeugen herauszuheben sind.

Bei geeignetem Teilespektrum erreichen Zweiachsensysteme allerdings hohe Produktionsleistungen.

Das Schließen und Öffnen sowie das Heben und Senken der Transferschiene wird über sogenannte Schließkästen ausgeführt. In diesen Kästen, die zwischen den Pressenständern eingebaut sind, bewegen sich Hebelsysteme, die wiederum von den Schubstangen des Transferantriebs bewegt werden.

Schliesskasten als Bewegungszentrum

Da die Transferschienen systembedingt immer den gleichen Schließ- und Öffnungsweg ausführen, müßte im Prinzip für jedes Teil ein neuer Greifersatz gebaut werden. Um die Öffnungswege auf die jeweilige Teilegröße abstimmen zu können, sind in den Schließkästen sogenannte Greiferweitenverstellungen eingebaut, mit denen die Greiferweite stufenlos, also teilebezogen, einstellbar ist. Eine zentral angetriebene Kugelumlaufspindel bewegt dabei die Schienen wahlweise nach außen oder nach innen.

Schienenwechsel

Um die Stillstandszeiten solch komplexer Anlagen auf ein Minimum zu reduzieren, verfügen die meisten Transferpressen über ein automatisches Werkzeug-Wechselsystem. Kernstück dieser Technik sind selbstfahrende Schiebetische, die neben den Werkzeugen auch die Wechselschienen aufnehmen können. Während der aktuelle Werkzeugsatz in der Presse produziert, wird außerhalb der Presse bereits der neue Werkzeugsatz vorgerüstet. Damit die Schienen zusammen mit den Werkzeugen ausgewechselt werden können, sind in den Schienen Schließeinrichtungen eingebaut, welche im Produktionsbetrieb geschlossen sind und beim Werkzeugwechsel automatisch öffnen. Im Fachjargon als Schienenschloß bezeichnet, müssen die Schließeinrichtungen hohe Anforderungen bezüglich Präzision und Funktionalität erfüllen. Erreicht wird das dadurch, daß in den Schienen Formsegmente eingebaut sind, die beim Spannvorgang durch ein Spreizelement form- und kraftschlüssig verbunden werden.

Servotechnik erschliesst neue Chancen

Jedem Blechteil sein eigenes Produktionsprofil mit individuell abgestimmten Transferbewegungen zuordnen zu können, war schon immer der Wunschtraum jedes Pressenbetreibers. Was bislang an der vorgegebenen Kurvenform der Transferantriebe scheiterte, kann nun mit moderner Servotechnik realisiert werden. Wie bei jeder Technik, ist auch hier das Bessere der Feind des Guten. Flexibilität und Kostenminimierung als Folge der Automobilentwicklung waren schließlich ausschlaggebend für den Technologiewandel bei Transferpressen.

Erschienen in Ausgabe: 08/2004