Fachverlag x-technik
search
 

Schließen


Prozesssicheres Handling in Transferpressen

: Güdel


KIA MOTORS errichtete auf einem Areal von 166 ha, in der Nähe der nordslowakischen Universitätsstadt Žilina, zwei Werkhallen mit einer Fläche von insgesamt 16,3 ha. Hier erfolgte der konsequente Aufbau von innovativen Fertigungstechnologien im Inneren der Fertigungshallen...

6027
Blick in den Arbeitsraum einer vierstufigen Sauger-Presse im Presswerk von KIA MOTORS SLOVAKIA.

Blick in den Arbeitsraum einer vierstufigen Sauger-Presse im Presswerk von KIA...

...Linker Hand des Haupteingangs befinden sich Presswerk und Rohbau in einer Halle. Durch einen verglasten Gebäudeübergang schwebt pro Minute eine Rohbaukarosserie zur gegenüberliegenden Montagehalle. Zu dieser hohen Produktivität tragen vielfältige organisatorische und technologische Highlights bei. Damit beispielsweise die beiden Hochleistungspressen zuverlässig arbeiten können, setzt KIA MOTORS Greifertoolings aus dem innovativen Bilsing-Baukasten ein.

Wie flink Automobilproduzenten sein können, stellt KIA MOTORS SLOVAKIA einmal mehr in Teplička unter Beweis: Von der Grundsteinlegung im April 2004 bis zur serienreifen Produktion des „Kia Cee’d“ vergingen nur 30 Monate. Zunächst sollen dort drei Modelle gefertigt werden. Die Jahresproduktion bei KIA MOTORS SLOVAKIA liegt bei 300.000 Automobilen. Bei KIA MOTORS in Teplička sind derzeit etwa 3.000 Mitarbeiter tätig.

Produktive Stanz- und Tiefziehprozesse

Im Presswerk von KIA MOTORS in Teplička arbeiten zwei servomotorisch angetriebene Kompakt-Saugerpressen des Typs „Rotem CTS4-5400“ aus Korea. Der Leiter des Presswerks, Se Jong Lee, gewährt einen Einblick in die vollautomatische Arbeitsweise: Stapler führen palettierte Platinenstapel an beiden Seiten der Entstapelanlage zu. Diese Entstapelanlagen kommen aus dem gleichen Hause wie die Kompakt-Saugerpressen. Beginnend mit der automatischen Abstapelung folgt ein vierstufiger, durchgängig automatisierter Stanz- und Umformprozess, bis zur automatisierten Entnahme der Fertigteile sowie der automatisierten Ablage in Spezialpaletten.
Die befüllten Spezialpaletten entnimmt wiederum ein Stapler aus der Anlage.

Die Pressen bieten Tischgrößen, die es erlauben, Platinen mit einer Länge von maximal 3.260 mm und einer Breite von 1.630 mm zu bearbeiten. Das heißt, die Pressen sind in der Lage, komplette Seitenteile und Dächer tief zu ziehen, umzuformen und zu stanzen. Kleinere Teile, wie Türen, werden paarweise in einem Werkzeugsatz produziert. Der gesamte automatisierte Stanz- und Umformprozess für die kleineren Teile ist so optimiert, dass mit 15 Hüben pro Minute gefahren wird. Das heißt, in jeder Minute entstehen beispielsweise 30 Türen. Nur unwesentlich langsamer fahren die Pressen bei Großteilen. Dort sind 14 Hübe pro Minute möglich.

Der Stanz- und Tiefziehprozess beginnt mit der automatisierten Zuführung der zu bearbeitenden Platinen. Jede der beiden Kompakt-Saugerpressen ist so ausgelegt, dass bei Zwillingsfertigung von Teilen in einem Werkzeug, die beiden Werkstücke absolut synchron zugeführt werden. Beim Entstapeln sorgen Spreizmagnete für die zuverlässige Aufnahme von jeweils nur einer Platine. Die Platinen durchlaufen zunächst eine Richtmaschine und werden danach von einem Saugertransferbalken aufgenommen und in die erste Umformstufe zum Tiefziehen eingelegt. Das komplette Handling der Werkstücke, durch die vier Stufen der mechanisch arbeitenden Saugerpresse, übernehmen bauartgleiche Saugerbalken, die von Transfergeräten der Güdel Group AG bewegt werden.

Innovativ gestaltete Saugerbalken

Zum vierstufigen Umformprozess gehört eine Zwischenablage nach dem Tiefziehen in der ersten Stufe. Diese Ablagestation ermöglicht es, im Bedarfsfall das tiefgezogene Werkstück vor der weiteren Bearbeitung zu wenden. Durch den Einbau der Zwischenablage sowie der rationellen Übergabe der Platinen an die Tiefziehwerkzeuge der ersten Umformstufe, mit baugleichen Saugerbalken, sind für das Werkstückhandling,
durch den gesamten Stanz- und Umformprozess, insgesamt sechs Saugerbalken im Einsatz. Dass diese Saugerbalken baugleich sind und von baugleichen Transfer-Geräten der Firma Güdel bewegt werden, ist bereits ein erstes Indiz für die rationelle Gestaltung der technologischen Prozesse.

Die Karbon-Fiber-Saugerbalken aus dem Hause Bilsing Automation sind integraler Bestandteil der Werkzeugwechselwagen. Jeder Saugerbalken trägt vier Saugertoolings aus dem Bilsing-Greiferbaukasten. Dieser Baukasten umfasst alle Teile und Baugruppen, die zu einem fertigen Greifer gehören. Zur Verbindung mit dem Saugerbalken ist das Trägerrohr mit einem einfach aufgebauten und daher sicher funktionierenden Kupplungssystem ausgestattet. Der Geschäftsführende Gesellschafter von Bilsing Automation, Alfred Bilsing, beschreibt die Funktion: „Unser Kupplungssystem basiert auf einem Hakenmechanismus, der den Bajonettverschluss festklemmt und ihn beim Lösen aus den Führungen herausdrückt. Die neuen Toolings sind nicht nur einfacher aufgebaut, sie sind auch leichter geworden. In der abgebildeten Konfiguration wiegen sie weniger als 5 kg. Deshalb kann man ein solches Greiferwerkzeug mit einer Hand längs zum Saugerbalken heben und es in die Aufnahmevorrichtung einführen. Mit der zweiten Hand bewegt man den Hebel, der über einen Hakenmechanismus das Tooling mit dem Saugerbalken verbindet. Dabei wird es zunächst angedrückt, dann angezogen und am Ende der Bewegung prozesssicher gespannt.“

„An das Trägerrohr“, erläutert Alfred Bilsing weiter, „sind Schwenkarme installiert, die die Bilsing-Vakuumsauger tragen. Bei KIA MOTORS SLOVAKIA sind die Toolings mit Sensoren ausgestattet, die von einer gelben Hülle umgeben sind. Es handelt es sich dabei um mechanisch wirkende Sensoren, die detektieren, ob ein Greifer ein Werkstück aufgenommen hat oder nicht. Auf diese Weise gehören die taktilen Sensoren zu einem Sicherheitssystem, das einem reibungslosen Umformprozess dient.

Innovatives Umformen von trockenen, nicht beölten Tiefziehblechen


Zur Realisierung einer sicher ablaufenden Pressenautomatisierung gehört zunächst, dass das zum Werkzeug passende Tooling an die richtige Stelle des Saugerbalkens montiert wird. Passend dazu sind auch die Toolingwerkzeuge farblich markiert. Darüber hinaus wird jedes Tooling über den sechspoligen roten Stecker identifiziert. „Bevor die Presse gestartet wird“, betont Alfred Bilsing, „überprüft die Steuerung, ob an jeder Stelle das richtige Tooling installiert wurde.“

Diese Saugertoolings müssen mit höchster Präzision auf das zu handhabende Teil in der Presse eingestellt sein. Solche Einstellprozesse lassen sich direkt auf der Produktionspresse, aber auch auf entsprechenden Simulatoren oder Tryout-Pressen durchführen, wo auch die entsprechenden Werkzeuge eingestellt werden. „Bei KIA MOTORS SLOVAKIA“, betont Alfred Bilsing, „müssen die Sauger in hoher Präzision im rechten Winkel auf das Blech aufsetzen. Das erfordert der Umformprozess, der in Teplička ölfrei gefahren wird. Dieses ölfreie Umformen gehört zu den eindruckvollsten Innovationen, die eine Reihe von signifikanten Vorzügen bieten: Man braucht zum Beispiel keine Ölwaschanlagen. Die Werkzeuge bleiben sauber. Die Handhabung von ölfreien Blechen ermöglicht es, teilweise kleinere beziehungsweise weniger Sauger einzusetzen.“

Zuverlässig arbeitende Greifersysteme

Welche Kräfte die Sauger erzeugen müssen, wird deutlich, wenn man auf die Geschwindigkeit schaut, mit der die Saugerbalken in der Presse bewegt werden. Zeitgleich mit dem automatischen Wechseln der Presswerkzeuge werden auch die Saugerbalken, die sich auf den Werkzeugwechselwagen befinden und zuvor manuell mit den Bilsing-Toolings komplettiert wurden, automatisch ausgetauscht. Im Arbeitsraum der Presse übernehmen die Saugerbalken-Transfergeräte der Firma Güdel die Saugerbalken. Die geschickte Steuerung dieser Geräte gehört mit zu den Grundlagen der hohen Produktivität des gesamten Umformprozesses: Die Längsbewegung
der Blechwerkstücke übernehmen separat angesteuerte Lineareinheiten, die drehbar gelagert sind. Diese Gestaltung ermöglicht die Realisierung einer wellenförmigen Bewegung der Umformteile. Auf diese Weise wird in der vorhandenen Zeit der Stößelbewegungen, vom und zum Unterwerkzeug, ein Werkstück entnommen und in paralleler Bewegung das nächste eingelegt. Dabei entfalten die von Servomotoren angetriebenen Zahnriemen, die die Saugerbalken bewegen, eine Geschwindigkeit von bis zu 8 m/s und eine Beschleunigung von bis zu 3 g. Für diese Lösung garantiert Güdel eine Verfügbarkeit von 99 %.

Automatisierte Entnahme der Fertigteile

Saugerbalken-Transfergeräte von Güdel entsorgen auch das letzte Umformwerkzeug, in der drei- bis vierstufig gefahrenen Saugerpresse. Sie legen die entnommenen Fertigteile jeweils auf ein Transportband, das die Teile zur automatisierten Palettierstation fördert. Durch die hohe Produktivität der Saugerpresse mit der maximalen Fertigung von 30 Umformteilen pro Minute, braucht man zum automatisierten Palettieren der Fertigteile vier, auf Säulen montierte Kuka-Roboter. Die sind konsequenterweise ebenfalls mit Bilsing-Toolings ausgerüstet. Damit auch in der letzten Station des effizienten Fertigungsprozesses alle Belange einer sicheren Fahrweise umgesetzt werden, sind auch die Bilsing-Robotergreifer mit taktilen Sensoren und einer von der Steuerung überwachten Codierung ausgestattet.

„Auf dem Weg zur Palettierstation“, erläutert Alfred Bilsing, „richtet eine Zentrierstation die Fertigteile so aus, dass sie die folgenden, geteilten Förderstrecken präzise erreichen. Dabei leiten die Förderstrecken die jeweils ersten Doppelteile bis unter die beiden hinteren Roboter. Wenn unter jedem der vier Roboter ein Fertigteil liegt, drücken zwei Hebebalken, einer unter den vorderen und einer unter den hinteren Robotern, die werkstückspezifischen Heber nach oben. Dabei werden die jeweils nebeneinander liegenden Fertigteile ein letztes Mal exakt positioniert. Jetzt greifen die aus dem
Bilsing-Greiferbaukasten aufgebauten Roboterhände zu, heben die Fertigteile an, schwenken sie um 90° zur Seite und legen sie präzise in die Spezialpaletten ein. In dieser Zeit sind bereits die nächsten Fertigteile auf dem Weg zu den Hebestationen.“ Die gefüllten Spezialpaletten werden automatisch nach vorne gefördert und von Staplern übernommen.

Automatischer Greiferwechsel

Nach dem Prinzip des manuellen Bestückens der Saugerbalken mit den jeweils richtigen Greiferwerkzeugen und dem automatisierten Wechsel der Saugerbalken, parallel zum Wechsel der Pressenwerkzeuge, erfolgt auch der Wechsel der Roboterhände, der ebenfalls parallel zum Wechsel der Pressenwerkzeuge erfolgt. Nur ist es an der Palettierstation ein wenig komplizierter: „Bei einem Produktwechsel“, hebt Alfred Bilsing hervor, „sind ja nicht nur die Roboterhände auszutauschen – andere Fertigteile benötigen auch andere, exakt passende Heber. Dazu setzen die Roboter die bis dahin genutzten Bilsing-Greifer in ihre zugeordnete Haltevorrichtung. Neben jeder Haltevorrichtung befindet sich ein Klammergreifer, mit passender Automatikkupplung, so dass jeder Roboter schnell seinen Klammergreifer ankuppeln kann. Mit diesem tauscht der Roboter die Heber aus. Er legt danach den Klammergreifer wieder ab und nimmt den neuen Bilsing-Greifer aus einer weiteren Haltevorrichtung auf.“ Dieser Wechsel dauert nur wenige Minuten und fügt sich gut in den automatischen Wechsel der Pressenwerkzeuge ein. Selbst ein Produktwechsel, mehrmals am Tag, ist unter diesen Aspekten vollkommen unproblematisch.

Zum Firmenprofil >>



Special EuroBLECH

105000.jpg Im Mittelpunkt der weltweit größten Fachmesse für diesen Industriezweig stehen wegweisende Technologien für die Zukunft der Blechbearbeitung. Gezeigt werden unter anderem hochentwickelte Fertigungsprozesse sowie intelligente Lösungen für eine energieeffiziente Produktion.
mehr lesen >>

Im Gespräch

/xtredimg/2019/Blechtechnik/Ausgabe268/20190/web/Track_and_Trace.jpgDigitalisierung als große Chance
5G und künstliche Intelligenz – wo stehen wir heute und was kommt morgen? Heinz-Jürgen Prokop, Chief Executive Officer Machine Tools bei Trumpf, schildert im Interview, wie sich Blechfertiger auf die vernetzte Zukunft vorbereiten können.
Interview lesen >>

Newsletter abonnieren