Automatisierung Automatisierung bringt mehr Benefit beim Verarbeiten von Blech

Automatisierung sorgt für schnellere Fertigungsabläufe, für reibungsloses Zusammenspiel und für Sicherheit. Am Anschlag ist sie dank moderner PC-Technik nicht, denn noch gibt es Reserven für weitere Aufgaben. Software verbessert die Produktivität und ermöglicht modernste Regelalgorithmen.

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Beim Begriff Bedienerschutz sind in der Fabrik die Assoziationen nirgendwo augenfälliger als bei Pressen. Es ist die klassische Zweihand-Bedienung, an die wohl jeder sofort denken muss, sobald er die gewaltigen Maschinen sieht und die Menschen, die auf ihnen Bleche umformen, stanzen oder anderweitig verarbeiten.

Maschinen, die auf größtmöglichen Durchsatz und reibungslosen Ablauf ausgerichtet sind. Allein die Zweihand-Bedienung reicht dafür nicht aus. Moderne Automatisierungstechnik mit ausgeklügelten Sicherheitsschutzfunktionen sorgen für ein Höchstmaß an Sicherheit wenig Stillstand. Der Bediener nimmt sie oft kaum wahr: Erst dann, wenn sie im Ernstfall sicher abschalten, oder die Bewegungen in der Maschine auf ungefährliche Werte runterfahren.

Kompakte Maschinen biegen Kleinteile dreimal schneller

Dass Produktivität nicht zu Lasten von Performance geht, zeigen Abkantpressen des Werkzeugmaschinenherstellers Bystronic. Die 40 t Presskraft sieht man den kompakt gebauten Maschinen für Kleinteile nicht an. Tatsächlich entfaltet die Presse eine hohe Dynamik mit Biegegeschwindigkeiten von bis zu 25 mm pro Sekunde. Sie nimmt Werkstücke mit Biegelängen von bis zu einem Meter auf. Und: Der Hersteller konnte die Produktivität um 20 % steigern. Und zwar dank des kamerabasierten Schutzsystems Psenvip 2 von Pilz lässt sich die Maschine reaktionsschneller, leistungsfähiger und einfacher bedienen als andere Abkantpressen mit vergleichbarer Presskraft.

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„Wir haben bei der Entwicklung und dem Bau dieser neuen Abkantpresse in besonderem Maße Ideen und konkrete Vorstellungen unserer Kunden einfließen lassen. Kompakt, schnell und vor allem einfach zu bedienen sollte sie sein“, bringt Karsten Trautvetter den Anwendernutzen auf den Punkt. Der Produktmanager bei Bystronic bilanziert: „De facto realisiert die Maschine überdurchschnittliche Prozessgeschwindigkeiten durch eine hohe Beschleunigung der Oberwange und der Hinteranschläge. Damit lassen sich Kleinteile bis zu dreimal schneller umformen als mit groß ausgelegten Abkantpressen.“

Wie schnell die Maschine arbeiten kann, verdeutlichen die Zahlen, die Tobias Leska von Pilz nennt: So ließen sich zusammen mit der in das Automatisierungssystem PSS 4000 integrierten sogenannten „Fast Analysis Unit“ Abschaltzeiten von unter einer Millisekunde erreichen. Die Folge: Sehr kurze Nachlaufwege des Abkantwerkzeugs. Damit arbeitet die Maschine sicher auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Dabei bildet die dynamische Mutingfunktion den Hintergrund für das große Plus an Produktivität. So fährt das Oberwerkzeug mit einer sich dynamisch reduzierenden Geschwindigkeit von anfänglich 300 mm pro Sekunde fast komplett bis an das Blech heran. Erst die allerletzten Millimeter legt das Abkantwerkzeug mit verringerter Geschwindigkeit zurück. Die „Langsamfahrtstrecke“ wird auf ein Minimum reduziert. Der technische Hintergrund: Das kamerabasierte, dynamische Schutzfeld wird mit Beginn des Mutingmodus aktiviert und nachfolgend kontinuierlich verkleinert. Eine „sichere Bremsrampe“ sorgt zusätzlich dafür, dass die Geschwindigkeit abnimmt. Das Ergebnis: Die Presse kann die einzelnen Hübe deutlich schneller ausführen.

Damit sich auch Sonderpressen, wie beispielsweise Tandempressen, mit kamerabasierten Schutzeinrichtungen überwachen lassen, gibt es von Pilz aktuell die neueste Version Psenvip als „Long Range“. Sie überwacht dabei einen Bereich bis zu 18 m. Sie soll alle gängigen Sicherheitsnormen sowie die EN 12622 erfüllen, um somit eine größtmögliche Produktivität bei einfacher Handhabung zu ermöglichen.

Modernste Regelalgorithmen verbessern die Präzision

Faktoren, wie sie für die Fabrik im allgemeinen gelten, fordern Tribut auch in der Blechbearbeitung: Zunehmende Variantenvielfalt, schwankende Losgrößen und stärkerer Kostendruck verlangen nicht nur flexible aufeinander abgestimmte Fertigungsschritte, sondern auch kürzest mögliche Stillstands- und Rüstzeiten. Aufgaben für PC-basierte Steuerungstechnik, Aufgaben für die Beckhoff seine Automatisierungssoftware Twincat zur Verfügung stellt. Damit hat der Steuerungsspezialist aus Verl zahlreiche Lösungen für Anwendungen in Pressen, in Schneidanlagen sowie für Biegeanlagen realisiert.

Dank der hohen Performance der im PC verbauten Prozessoren kann der Maschinenbauer auf besondere und aufwendige Hardware verzichten, wandert doch deren Funktionalität zunehmend in die Software. Komplizierte regelungstechnische Algorithmen lasten den PC in der Rechnerleistung zwar aus, lassen jedoch noch ausreichend Reserven für zusätzliche messtechnische Funktionen. Für blechverarbeitende Maschinen heißt das: die Automatisierungssoftware steuert nicht nur die eigentliche Presse oder Maschine, sondern übernimmt weitere Aufgaben in der Peripherie: bei der Coilverarbeitung, in Bandrichtmaschinen sowie Zuschneide- und Stanzanlagen, bei Transfervorrichtungen, bei Feedern bis hin zu Aufgaben beim Beladen und Entnehmen von Materialien und Werkstücken.

Schnell, präzise und wiederholgenau müssen die Fertigungsschritte beim Verarbeiten von Blechen erfolgen. Gefragt sind dafür schnelle Ethernet basierte Technologien. Ethercat heißt diese Technik bei Beckhoff. Was damit möglich ist, verdeutlich das Unternehmen an einem Beispiel: Um die Vorbeschleunigung eines Ziehkissens in der Presse reproduzierbar im richtigen Moment starten zu können, muss die Steuerung Position und Geschwindigkeit des Stößels exakt erfassen. Somit erübrigt sich eine spezielle Black-Box-Hardware zur Regelung des Ziehkissens. Und: Die Prozesssynchronisation kann – über den jeweiligen PC hinaus – sogar eine komplette Fertigungshalle synchronisiert zusammenarbeiten lassen.

Zusätzlich Benefits für die Blechverarbeitung

Franek Dodek, Branchenvertrieb Blechbearbeitung bei Beckhoff Automation in der Niederlassung Balingen, fasst zusammen: „Als Spezialist für PC-basierte Steuerungstechnik bietet Beckhoff erprobte und leistungsstarke Automatisierungslösungen für die Blechbearbeitung. Hinzu kommen spezifische Benefits für die verschiedenen Bereiche der Blechbearbeitung: Für Pressenlinien sorgen – neben der hochperformanten Regelungstechnik – insbesondere Ethercat und die Einkabellösung Ethercat P für Wettbewerbsvorsprung. Für Schneid- und Schweißanlagen bietet Beckhoff einen breiten Umfang an CNC-Funktionalitäten sowie eine Turnkey-Solution als schnell einsetzbare Lösung. Durch modernste Regelalgorithmen wird die Präzision in der Werkstückbearbeitung deutlich verbessert und die Prozessqualität gesteigert. Die einfache und sichere Integration von kundenseitig entwickelten Funktionen über die Tc-Com-Module erlaubt es dem Kunden, sein Kern-Know-how in die offene Steuerung einzubinden und dabei zu schützen.“

Die modulare und skalierbare Beckhoff-Steuerungstechnik eignet sich für alle Pressentypen, wie hydraulische Zieh- und Stanzpressen, Sinter- oder Transferpressen. Es stehen Industrie-PCs in den unterschiedlichsten Bauformen und Leistungskategorien, ausgestattet mit neuester Prozessortechnik, zur Verfügung. I/O-Systeme für alle gängigen Feldbusse, die Automatisierungssoftware Twincat für SPS und Motion Control sowie Servoantriebstechnik und die integrierte Sicherheitslösung Twinsafe decken alle Steuerungsanforderungen einer Pressenlinie ab.

Vollautomatischer Werkzeugwechsler sorgt für Flexibilität

Manuelle Eingriffe in einen Fertigungsablauf kosten nicht nur Zeit, sondern erfordern meist mehr Aufwand bei den Sicherheitseinrichtungen. Kurzum, wo immer es geht, möchte man Handarbeit vermeiden, um so die Effizienz zu steigern. Das gilt auch für Schwenkbiegemaschinen.

Was bei solchen Maschinen an Automatisierung machbar ist, das präsentierte die Schröder Group jüngst erst auf der Fabtech in Chicago. Im Mittelpunkt standen dort Schwenkbiegemaschinen mit hohem Automatisierungsgrad. So erlaubt es die Kombination von Saugplattenanschlag und Up-And-Down-Biegewange, alle Kantungen an einer Seite des Blechs ohne jeden manuellen Eingriff durchführen zu können. Die Wirkweise der selbstentwickelten Maschinensteuerungen veranschaulicht die Radius-Step-Bending-Funktion. Über eine solche Funktion lassen sich durch das schrittweise Biegen gegen Unter- und Biegewange sehr exakte Rundungen formen. Den schnellen Wechsel zwischen zwei Werkzeugstationen und -rüstungen ermöglicht die drehbare Oberwange. Noch komfortabler löst die Biegemaschine SPB Evolution DU diese Aufgabe: Hier sorgt ein vollautomatischer Werkzeugwechsler für größtmögliche Flexibilität und hohe Effizienz in der Serien- und in der Einzelstückfertigung.

Automatisiert arbeiten

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