Richttechnik

Automatisiert richten

| Autor: Annedore Bose-Munde

Bei Lochblechen kann das menschliche Auge Planheitsbilder noch erkennen. Entsprechend den optischen Anforderungen werden die Endprodukte deshalb gerichtet.
Bei Lochblechen kann das menschliche Auge Planheitsbilder noch erkennen. Entsprechend den optischen Anforderungen werden die Endprodukte deshalb gerichtet. (Bild: Schäfer Lochbleche, Neunkirchen)

In der Blechbearbeitung geht die Entwicklung immer mehr in Richtung Automatisierung. Doch damit die Anlagen über die definierten Schnittstellen problemlos miteinander kommunizieren, müssen die Bleche möglichst plan sein. Hier setzt die Richttechnik an.

Bei Lochblechen, welche beispielsweise als Fassaden- oder Deckenverkleidungen eingesetzt werden, kann das menschliche Auge Planheitsbilder noch erkennen. Entsprechend den optischen Anforderungen werden die Endprodukte dann gerichtet. Was das Auge nicht erfassen kann, ist der innere Zustand des Bleches. So können etwa Eigenspannungen nicht mit dem menschlichen Auge wahrgenommen werden, allenfalls mit einer sehr aufwendigen Messtechnik.

„Wenn die Eigenspannungen ein gewisses Niveau überschreiten, erscheint das Blech zwar plan, bei der Weiterverarbeitung, wie beispielsweise dem Längs- oder Querteilen oder dem Stanzen, wird das Blech dann jedoch wieder unplan. Und genau diese Eigenspannungen lassen sich beim Richten minimieren, sodass keine Probleme bei der Weiterverarbeitung auftreten“, erklärt Dr.-Ing. Lutz-Stefan Henrich, Geschäftsführer der Schnutz GmbH in Siegen.

„Das Richten von Blechen wird bei der Verarbeitung von Bandmaterial und geschnittenen oder gelaserten Teilen eingesetzt. Dabei können Ebenheiten von deutlich unter 0,05 mm erzielt werden. Nachfolgende Prozessschritte werden somit im Hinblick auf Aufwand, Qualität und Konsistenz in der Ausbringung deutlich verbessert“, ergänzt Dr. Hans-Peter Laubscher, Geschäftsführer Vertrieb bei der Kohler Maschinenbau GmbH in Lahr.

Mit Blick auf die Automatisierung betont Albert Reiss, geschäftsführender Gesellschafter der Arku Maschinenbau GmbH in Baden-Baden: „Richten ist eine wichtige Voraussetzung zur prozesssicheren Automatisierung in der Blechverarbeitung, denn gerichtete Bleche sind eben und spannungsarm und lassen sich somit besser umformen oder schweißen.“

„Unsere Kunden im Maschinen-, Stahl- oder Fahrzeugbau müssen täglich Profile, Träger, schwere Bleche oder Schweißkonstruktionen richten. Zudem werden auch immer mehr automatische Schweißprozesse ausgeführt. Hier ist gerades Rohmaterial die Grundvoraussetzung, um mit einem Schweißroboter genau arbeiten zu können“, nennt André Burkard, Verkaufsleiter der Stierli-Bieger AG aus Sursee in der Schweiz, einige Beispiele aus der Praxis.

Fest steht laut Reiss ein entscheidender Punkt: „Durch Richten lässt sich die Qualität der Bleche verbessern. Damit wird ein Mehrwert geschaffen.“

Hochautomatisierte Fertigung verlangt nach ebenen Blechen

Grundsätzlich gibt es Anwendungen, bei denen sich die Verarbeitung nur dann automatisieren lässt, wenn das Blech sehr eben ist. „Wenn man beispielsweise mit Handlingsystemen ein Blechband weiter vorschieben will, muss dieses plan sein, ansonsten werden manuelle Eingriffe in den Prozess erforderlich. Das heißt im Umkehrschluss: Eine kosteneffiziente automatisierte Fertigung wird erst durch plane Bleche möglich“, sagt Henrich. Zudem könnten mit einer hochwertigen Richtmaschine auch Unplanheiten und Eigenspannungen minimiert werden, sodass die Bleche dann problemlos für definierte Anwendungen weiterverarbeitet werden können. Dies sei durchaus auch ein wirtschaftlicher Faktor. Und nicht zuletzt könnten Teilerichtmaschinen das aufwendige manuelle Richten überflüssig machen.

Die Qualität und Produktivität nachfolgender Prozessschritte kann durch Richten also erkennbar angehoben werden. „Schweißen wird beispielsweise deutlich vereinfacht, da spannungsarme Teile durch die beim Schweißvorgang ins Material eingebrachte Wärme ihre Form beibehalten. Und der Aufwand beim Biegen mit Abkantpressen kann um bis zu 25 % reduziert werden, da die durch die Walzrichtung des Ausgangsmaterials hervorgerufenen Spannungen beseitigt werden“, nennt Laubscher mögliche Einsparpotenziale.

Komplexe Lösungen zum automatisierten Richten

„Richten ist mehr als ein notwendiges Übel, weil man bei der Weiterbearbeitung der Bleche keine Probleme mit der Qualität haben möchte. Aus diesem Grund betrachten viele unserer Kunden das Richten als sehr wichtig“, ergänzt der der Stierli-Bieger-Verkaufsleiter Burkard.

Mit dem Flat Jack, einem in die Richtmaschine integrierten Ebenheitskontrollsystem, hat Arku eine Lösung entwickelt, mit der das automatisierte Kontrollieren der Ebenheit von Stanz-, Laser- und Brennteilen möglich ist. Mit diesem System kann man das Richtergebnis digital ermitteln und die Einstellwerte für die Richtmaschinen in kürzester Zeit berechnen.

„Wir können für unsere Kunden von einer manuellen bis zu einer vollautomatischen Richtlösung individuelle Anlagen realisieren. Von großer Bedeutung gerade mit Blick auf die möglichen Zeiteinsparungspotenziale ist dabei die Integration von Handlingsystemen wie Rollenbahnen, Querfördersystemen oder automischen Wendevorrichtungen“, beschreibt André Burkard von Stierli-Bieger die Herangehensweise für die Entwicklung von Automatisierungslösungen mit Richttechnik.

Wie die Richttechnik von Kohler konzipiert ist, erläutert Hans-Peter Laubscher: „Über die dem Richtprozess vor- und nachgelagerten Handlingeinrichtungen wird die Maschine automatisch beschickt und entladen. Reinigungszyklen, beispielsweise von Richtwalzen, werden dabei automatisch abgearbeitet. Der auf Arbeitspapieren vielfach hinterlegte Barcode wird mit einem Scanner erfasst und die zum Arbeitsgang gehörenden und in der Steuerung hinterlegten Richtparameter automatisch abgerufen. Und mit der Anbindung an ein ERP-System wird die Anlage mit Informationen über den nächsten Auftrag versorgt, sodass die Maschinenparameter der Richtmaschine und anderer Komponenten automatisch auf diesen nächsten Auftrag eingestellt werden.“

Die Richtmaschinen von Maschinenbauer Schnutz verfügen grundsätzlich über eine moderne Steuerung. Abrufbar sind neben den Materialien auch Einstellvorschläge. Wenn also ein Bediener eine bestimmte Einstellung bei der Bedienung als optimal empfunden hat, kann er diese abspeichern und bei Bedarf wieder abrufen. Dass die Steuerung auch mit Handschuhen bedient werden könne, sei selbstverständlich, so Geschäftsführer Lutz-Stefan Henrich.

Richtanlagen, die in einer Prozesskette eingesetzt werden, sind in der Regel immer mit der Anlagensteuerung vernetzt. Das heißt, dass ein Kommunikationsaustausch zwischen der Gesamtanlage und der Richtmaschinensteuerung stattfindet. „In der Regel ist die Richtmaschine als eine Komponente in den Gesamtprozess integriert. Darüber hinaus ist sie oft auch in das ERP-System des Kunden integriert. Weitere Punkte, auf die der Kunde Wert legt, sind das Messen und die Dokumentation der Richtergebnisse“, zählt Henrich einige Eckdaten auf.

„Die Anbindung von Richtmaschinen und Band­anlagen an Werkstattinformationssysteme und übergeordnete ERP-Systeme ermöglicht die Erfassung und Auswertung von Betriebsdaten, wie Produktivstunden, Auslastung, Stillstandszeiten oder Anlagenverfügbarkeit“, ergänzt Hans-Peter Laubscher von Kohler.

Richten im digitalisierten Produktionsprozess

Auch beim Anlagenbauer Arku aus Baden-Baden arbeitet man an der Anbindung der Richtmaschinen an digitale Geschäftsplattformen. „Wir schaffen damit volle Transparenz für den Produktionsprozess und können Richtmaschinen mit anderen Maschinen, wie beispielsweise Entgratmaschinen, vernetzen“, so Geschäftsführer Reiss zum Ziel der Entwicklungen.

„Unsere Kunden verlangen von uns, dass vom automatischen Vermessen des Rohmaterials über den eigentlichen Richtprozess bis hin zur automatischen Endkontrolle alles digitalisiert erfasst, dargestellt und protokolliert werden kann. Deshalb analysieren wir mit jedem Kunden seine Bedürfnisse und Anforderungen und eruieren gemeinsam, wie weit ein digitalisierter Produktionsprozess Sinn macht. Dabei steht bei jedem Kundengespräch das Kosten-Nutzen-Denken im Vordergrund“, beschreibt André Burkard die Kundenanforderungen und die grundsätzliche Herangehensweise bei Stierli-Bieger.

Die komplette Integration einer Richtmaschine in einen vollautomatischen Fertigungsprozess ist im Moment ein aktuelles Thema, mit dem sich die Anlagenbauer intensiv beschäftigen. „Tagtäglich entwickeln wir unsere Maschinen und Software weiter, sodass die eigentliche Maschine interne und externe Messdaten vernetzen kann und somit dem Bediener ein vereinfachtes Arbeiten ermöglicht. Diese erarbeiteten Daten werden in vielen Fällen für Auswertungen, Sicherungen im Prozess- oder Qualitätsmanagement weiterbenutzt“, so Burkard.

Arku-Geschäftsführer Reiss sagt: „Wir haben die digitale Ebenheitsmessung umgesetzt sowie die Anbindung der Richt- und Entgratmaschinen an den Leitrechner. Und auch für das Condition Monitoring haben wir Lösungen entwickelt.“

Hans-Peter Laubscher von Kohler nennt weitere Ansätze mit Blick auf Industrie 4.0: „Die Vernetzung von Bandanlagen mit integrierter Lochstanze mit der Arbeitsvorbereitung ermöglicht es, dass die Arbeitsaufträge und zugehörigen Maschinenparameter offline erfasst werden und nach der ‚Übergabe‘ an die Anlage dort in vorgegebener Reihenfolge abgearbeitet werden. Ein weiterer Punkt ist die Erfassung von Maschinendaten und die übergeordnete Auswertung in Leitständen.“

Die Schnutz GmbH erstellt derzeit für die Kunden einen Web-Shop für den Ersatzteil- und Servicebereich. Hier können Kunden ohne großen Aufwand die benötigten Teile zu jeder Zeit online bestellen. Angeboten wird auch eine Serviceintervall-Anzeige, welche dem Bediener rechtzeitig den Servicebedarf meldet. „Damit soll mehr Planbarkeit für nötige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten erreicht werden. Unvermittelte Anlagenausfälle können so meist verhindert werden, denn diese stören natürlich immer den Prozess“, unterstreicht Geschäftsführer Henrich den Nutzen der Anwendung.

Integration der Anlagen in vernetzte Prozesse

In der Vergangenheit wurden gerade in der Automobilindustrie immer höherfeste Materialien eingesetzt. Doch gerade das hochfeste Material ist eine wesentliche Herausforderung für die Richtmaschine. „Dies wird sich im Zuge der E-Mobilität noch verstärken. Entsprechend greifen wir in unserem Unternehmen auf eine Simulationssoftware zurück. Mit dieser können wir sicherstellen, dass die Richtmaschine bestmöglich an das Material angepasst wird“, so Dr. Henrich.

Eine weitere Herausforderung sieht er in der Nachrüstung bestehender Anlagen mit der entsprechenden Richttechnik, denn der Bedarf an planen Blechen werde weiter zunehmen, auch durch automatisierte Prozesse oder Prozessschritte. Die Herausforderung hier sei die Schnittstelle zur bestehenden Anlage.

Beim Präzisionsrichten sind materialabhängige Maschinenparameter zu definieren. Wesentliche Materialkenndaten für die Einstellung der Maschine sind dabei die Streckgrenze, Dicke und Breite sowie das E-Modul des Materials. „Mit Lösungen, wie beispielsweise dem Expert Calculation System von Kohler, wird der Maschinenbediener dabei unterstützt, die erforderlichen Richtparameter, insbesondere Walzenabstände an Einlauf und Auslauf, zu finden. Mit diesen Parametern können bereits gute Resultate erzielt werden. Bei komplexen Teilegeometrien mag es allerdings erforderlich sein, dass manuell nachjustiert wird. Innerhalb eines Produktionsloses variiert zudem vielfach die Materialdicke, sodass die Maschinenparameter nachgeführt werden müssen. Eine automatische Blechdickenmessung unterstützt den Prozess und stellt eine anhaltend hohe Richtqualität sicher“, beschreibt Laubscher Anlagenlösungen von Kohler.

Richtmaschinen müssen zuverlässig und einfach zu bedienen sein. Sie müssen gegen Überlast gesichert sein und reproduzierbare Ergebnisse liefern. „Mit unserer servohydraulischen Richtspaltregelung haben wir eine verlässliche Lösung beim Richten von Teilen, die sich seit Jahren hundertfach bewährt hat“, erklärt Reiss. Beim Richten von Coils sei es wichtig, schnell und zuverlässig zu einem guten Ergebnis zu kommen. „Coilrichtmaschinen müssen daher extrem robust gebaut sein und bei einseitigen Liniendefekten mit einem Bombagesystem ausgerüstet sein. Alle Richtmaschinen müssen leicht zu reinigen sein, weil sich durch das Richten Schmutzpartikel im Richtaggregat der Maschine festsetzen“, so Reiss weiter.

Herausforderungen für das Richten meistern

„Hierfür bietet das erweiterte Reinigungs- und Schnellwechselsystem, mit dem Richtwalzen und Stützrollen aus der Maschine herausgefahren werden können, beste Voraussetzungen. Durch den Einsatz einer elektromechanischen Richtspaltregelung wird zudem ein Beitrag für stromsparende Maschinen geleistet“, so Laubscher über die Richtmaschinen von Kohler. Und der Stierli-Bieger-Verkaufsleiter Burkard ergänzt: „Unsere Kunden möchten in möglichst kurzer Richt- und Handlingzeit auch unregelmäßige Profile richten können. Deshalb haben wir uns darauf konzentriert, hydraulische Richtmaschinen mit einem oder zwei Richtzylindern, Torsionsrichteinheiten oder Rollenrichtmaschinen in einer Maschine zu vereinheitlichen.“ Das richtige Verfahren sei letztendlich immer abhängig von der Profilart, den Abmessungen und der Materialauswahl. Die größte Herausforderung sei jedoch, dass das Profil nur bei der gewünschten Verformung und nicht als Profil deformiert wird.

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