Zykluszeiten halbiert

Fokus - Biegen

Doppelt so schnell wie bisher ist laut RAS, Sindelfingen, das neue Biegezentrum ›MiniBendCenter‹ für Kleinteile, das auf der Blechexpo einem vermutlich staunenden Publikum vorgestellt werden wird.

18. November 2009

Als RAS den Prototypen des Minibendcenters vor einem Jahr präsentierte, staunten die Messebesucher über die Art, wie sich kleine und komplexe Biegeteile automatisiert fertigen lassen. Viele Experten bescheinigten RAS schon damals, wieder einmal einen großen Wurf gelandet zu haben. Zur Marktreife entwickelt präsentiert sich das Minibendcenter mit halbierten Zykluszeiten.

Bisher ordnete man das automatisierte Biegen von Kleinteilen meist Gesenkbiegepressen zu, die mit Robotersystemen automatisiert sind. RAS wählte einen ganz neuen Ansatz für diese Problemstellung. Obwohl Schwenkbiegesysteme für unterschiedliche Einsatzfälle in Sachen Geschwindigkeit, Flexibilität und Blechdicke ausgelegt sind und sich daher stark unterscheiden können, biegen sie dennoch alle auf die gleiche Weise: Ein Manipulator oder Anschlagsystem positioniert das Blech auf der Biegelinie; Ober- und Unterwange spannen das Blech; die Biegewange schwenkt nach oben oder unten und biegt den gewünschten Winkel. Da der gespannte Blechschenkel in der Horizontalen bleibt, während der andere Biegeschenkel die Auflageebene verlässt, lässt sich dieses Verfahren sehr gut automatisieren.

Das RAS Minibendcenter beweist, dass sich dieses Verfahren nicht nur für das bisher bekannte Haupteinsatzgebiet der Schwenkbiegetechnik – den großflächigen Blechen – eignet, sondern auch im Bereich kleiner, komplexer Biegeteile hervorragende Dienste leistet.

RAS hat viel Erfahrung mit dem Biegen äußerer Verkleidungsbleche, die häufig auf Biegezentren gefertigt werden. Dank Minibendcenter ist RAS in der Lage, etwa für Automaten, im Gehäusebau, für Waagenhersteller, im Bereich Weißware oder im sonstigen Küchenbereich auch die kleinen Bleche aus dem Innenleben der Geräte automatisch zu biegen. Das Minibendcenter kann bis 600 mm x 600 mm große Platinen und 3 mm dicke Stahlbleche verarbeiten. Alle Achsen der Maschine sind servo-motorisch und mit digitalen Reglern angetrieben. Dies garantiert automatische Abläufe mit hoher Konstanz und Wiederholtreue.

Automatisch heißt, dass die Bleche automatisch zugeführt, ausgerichtet und vermessen werden. Es heißt auch, dass die Maschine den Werkzeugaufbau automatisch bewerkstelligt. Ein Manipulator führt das Blech von Station zu Station und dreht es auf Position. Da die Maschine die genaue Position des Blechs im Manipulator einmal ermittelt und danach das Blech nicht mehr loslässt, kommt das Minibendcenter im Biegezyklus ohne Anschläge aus. Dieses Verfahren führt zu schnellen Biegeabläufen, einem hohen Ausstoß, großen Produktivitätssprüngen und niedrigen Stückkosten.

Vielfältige Einsatzbereiche

Die Biegezelle biegt das Werkstück automatisch nach oben und unten, und schließlich wird das fertige Biegeteil automatisch abgeführt. Eine herausfordernde Aufgabe – fürwahr. Ganz besonders, wenn man bedenkt, dass RAS mit diesem Entwicklungssprung die Tür für eine neue Dimension in der Schwenkbiegetechnik aufgestoßen hat.

Doch der Reihe nach: Ein automatisches Biegesystem für Kleinteile zu entwickeln heißt nicht, eine kleine Maschine zu entwerfen. Bereits in der Grundausführung zeigt sich das Minibendcenter mit stattlichen Abmessungen von 7 m x 4 m. Man erkennt auf den ersten Blick, dass es RAS wieder einmal gelungen ist, eine Maschine aus einem Guss zu erschaffen. Ihre Finessen gibt das Minibendcenter jedoch erst auf den zweiten Blick preis.

Schnelle Programmierung

So hatten die RAS-Entwickler nicht nur große Serien vor Augen, sondern zielen auch auf mittlere und kleine Stückzahlen und Losgrößen. Dies kann aber nur funktionieren, wenn hinter der Maschine ein leistungsfähiges Programmiersystem steckt, mit dem auch komplexe Biegeteile in weniger als 30 Minuten programmierbar sind. Hintergrund für diesen optimistischen Ansatz ist ein eigens entwickeltes und auf einer 3D-Plattform basierendes CAM-System. Hiermit ermittelt der Programmierer aus dem 3D-Modell die Abwicklung des Blechteils. Er bestimmt die Ablegeposition auf der Werkstückträgerpalette, legt Referenz und Messpunkte am Teil fest und generiert den Biegeablauf. Auf dem Programmiersystem erscheint 3D-simuliert die Biegeabfolge – Schritt für Schritt. Ist das Biegeprogramm am Rechner erzeugt, hat das Minibendcenter alle Informationen, um daraus den maschinenspezifischen Ablauf zu generieren.

Und schon kann es losgehen. Der Mann (oder die Frau) an der Maschine bereitet die Werkstück-Trägerpalette vor. Das Programm gibt an, auf welchen Positionen im Koordinatenraster des Werkstück-Trägerpalette die Zentrierstifte einzustecken sind. Ist diese Arbeit getan, legt er die Laserzuschnitte ein.

Dies erfolgt sinnvollerweise direkt an der Lasermaschine, sodass bereits die Trägerpalette als Baustein im Logistikprozess Blechteilefertigung zu sehen ist. Die Palette kann manuell oder in Ausbaustufen auch über einen Palettenbahnhof der Maschine zugeführt werden. Der Verschiebetisch in der Aufnahmestation zentriert die Palette automatisch, sodass auf ein besonders akkurates Zuführen verzichtet werden kann.

Ein Saugersystem greift sich die oberste Platine und bringt sie zum Übergabetisch, wo ein Manipulator den Zuschnitt übernimmt. Im ersten Schritt führt der Manipulator das Blech an einer optischen Messstation vorbei. Hier verwendet das Minibendcenter die vom RAS-Biegezentrum bekannte Technik des optischen Vermessens der Platine. Nachdem drei Punkte der Platine vermessen sind, kennt das System ihre exakte Aufnahmeposition und korrigiert auf dem Weg zur ersten Biegestation alle Abweichungen zur theoretischen Greifposition des Manipulators.

Horizontales Teile-Handling

Mit dem Manipulator setzt RAS ein weiteres bewährtes Element der Biegezentren ein. Anders als in anderen automatisierten Systemen hält der Manipulator den Zuschnitt nicht durch Sauger – die bei Kleinteilen schnell an ihre Grenzen stoßen – und auch nicht mit Greiferzangen von außen – die ein häufiges Umgreifen und damit verbunden einen Verlust an Produktivität und Genauigkeit mit sich bringen. RAS setzt vielmehr auf einen Manipulator, der den Zuschnitt mittels eines oberen und unteren Spannfußes im Teil spannt. Ein Umgreifen kommt nur in seltenen Fällen vor. Der Manipulator muss auch keine Schwenkbewegung ausführen, da der horizontal gegriffene Blechschenkel während des Biegeablaufs immer in der Horizontalen bleibt. Das heißt für das Biegeresultat: hohe Präzision, schnelle Biegeabläufe und kurze Zykluszeiten.

Sollte Umgreifen doch einmal notwendig werden, kann der Manipulator seinen oberen und unteren Spannfuß unabhängig voneinander drehen und somit zeitsparend im Biegeteil stehen bleiben.

Anders als in Biegezentren für Großteile wird das Blech ohne Auflagetisch durch die Maschine bewegt. Damit hat der Manipulator alle Freiheitsgrade. Neben dem angesprochenen Drehen von Biegeseite zu Biegeseite kann er das Blech zur Biegelinie bewegen, kann seitlich der Maschine entlang verfahren und kann das Blech nach oben ausheben. All diese Bewegungen werden von linear verfahrenden Achsen ausgeführt. Das Minibendcenter kennt keine Gelenkachsen, wie sie etwa bei Robotern üblich sind. Daher kann der Manipulator jede Position mit höchster Genauigkeit anfahren – und RAS konnte ein weiteres Merkmal des Biegezentrums auf das Minibendcenter übertragen: das schnelle Biegen ohne Positionieranschläge.

Die Werkzeuge der Ober- und Unterwange spannen das Werkstück, sobald es auf der Biegelinie liegt. Beide Werkzeuge sind gleich geformt und eröffnen für die Biegeschenkel einen vertikalen Freiraum von 127 mm nach oben und unten. Eine obere oder untere Biegewange fährt das gespannte Blech an und formt es mit einstellbarem Biegeradius um. Das Werkzeug rollt dabei in einer 3D-Bewegung auf der Blechoberfläche ab, so dass das Biegeverfahren ein kratzfreies Umformen zulässt und die Werkzeuge keinem Verschleiß unterliegen. Der Werkstückanteil, der über den Spannpunkt hinaus in die Maschine ragt, kann 480 mm lang sein. Sind alle Biegungen am Werkstück ausgeführt – was entlang der Maschine an mehreren Werkzeugstationen erfolgen kann – bringt der Manipulator das fertige Biegeteil zur Entladestelle. Dort kann es über eine Schüttgutweiche abgeworfen, über eine Transportband ausgeschleust oder durch einen Entladeroboter abgelegt werden.

Automatischer Werkzeugwechsel

Bevor das Biegen beginnt, bestückt ein Werkzeugwechsler die einzelnen Biegestationen automatisch. Vom CAM-System erhält die Maschinensteuerung die benötigten Werkzeuglängen pro Station. Auch die Werkzeugform wird über diese Schnittstelle übergeben.

Die Maschinensteuerung berechnet aus diesen Informationen die notwendigen Werkzeugsegmente für jede Station. Noch entscheidender ist allerdings, dass die Steuerung auch die Wechselfolge automatisch berechnet, ehe der Werkzeugwechsler seine Arbeit aufnimmt. Dies geht sogar so weit, dass der Werkzeugwechsler in bestimmten Situationen erst andere Werkzeuge aus dem Weg räumen muss, ehe er an die eigentlich zu wechselnden Werkzeuge gelangen kann.

Bleibt die Frage, wodurch sich die Zykluszeiten halbieren ließen? RAS setzt hier nicht auf eine schnellere Verfahrgeschwindigkeit. Vielmehr liegt die Lösung in gleichzeitig ablaufenden Bewegungen: Bei jedem Biegezyklus steuern sieben Achsen bahngesteuert und synchronisiert einen Punkt an und erreichen alle gleichzeitig ihr Ziel. Unterstützt wird dies durch den extrem schnellen Feldbus.

Zusammengefasst präsentiert sich das Minibendcenter als automatisches und hoch produktives Fertigungszentrum für kleine und kleinste Biegeteile ab 50 mm Platinenlänge. RAS beweist, dass die lange vertretene Meinung, Schwenkbiegen sei nur für großflächige Biegeteile geeignet, keine Gültigkeit mehr hat, und fügt der Geschichte des Schwenkbiegens ein neues Kapitel hinzu.

70 Jahre RAS

Mitte 1939 eröffnete Wilhelm Reinhardt die Firma RAS als mechanische Werkstätte. Schon kurz nach Kriegsende, 1946, läuft die Produktion von Blechbearbeitungsmaschinen in Sindelfingen an. 1949 wird die erste Schwenkbiegemaschine überhaupt, 1954 die erste hydraulische, elektromechanisch gesteuerte gebaut. 1968 stellt RAS die weltweit erste NC-Schwenkbiegemaschine vor.

1970 Das Stammwerk Sindelfingen wird weiter ausgebaut. 1981 stirbt der Gründer und Alleininhaber Wilhelm Reinhardt. Sohn Rolf Reinhardt und Schwiegersohn Willy Stahl führen gemeinsam das Unternehmen weiter. 1985 stirbt auch Rolf Reinhardt. Willy und Waltraud Stahl, geb. Reinhardt, übernehmen das Erbe und führen das Unternehmen als alleinige Gesellschafter.

1990 tritt Willy Stahl jr., Sohn der Eigentümer, in das Unternehmen ein, 1993 Rainer Stahl. 1990 erscheint auch das erste – vollautomatische – ›Multibend-Center‹. 1999 bringt RAS das weltweit erste Langbiegezentrum heraus, 2000 die weltweit erste selbst lernende Sickenmaschine und 2004 ein ›Hochgeschwindigkeits-Stanzzentrum vom Coil‹ sowie eine integrierte Lösung: das Schwenkbiegen mit Roboter.

2006 kommt die Updownbend-Schwenkbiegemaschine, 2008 das Minibendcenter.

Erschienen in Ausgabe: 11-12/2009