Stanztechnik

Stanzautomaten bietet der Markt viele. Das besondere an der hier beschriebenen neuen Anlage aus dem Hause Trumpf ist ihre integrierte Automatisierung. Die Maschine übernimmt das Beladen mit Rohplatinen und das Entladen der Micro-Joint-Tafeln, bei denen die fertiggestanzten Teile durch Mikrostege mit dem Restgitter verbunden bleiben. Dabei sind Breite (ab 0,1 Millimeter) und Anzahl dieser Mikrostege pro Teil in Abhängigkeit von der Teilegeometrie programmierbar. Die Teile werden nach der Bearbeitung außerhalb der Maschine manuell aus dem Restgitter getrennt. Der hydraulische Stanzkopf verfügt über eine spielfreie Werkzeugklemmung. Dadurch ergibt sich eine sehr gute zentrische Zuordnung der Werkzeuge. Diese gewährleistet eine konstante Qualität in Bezug auf die Breite der Mikrostege.
Beim Beladen des Blechs werden die Platinen über Spreizmagnete an Beladewagen und pneumatischem Abschälsauger im Saugerrahmen vereinzelt. Der Abschälsauger führt vor allen anderen Saugern eine voreilende Bewegung aus. Dadurch hebt er die Blechtafel an einer Ecke etwas früher an und schält sie vom Blechstapel ab. Ein Blechdickenmessgerät gewährleistet, dass nur eine Blechtafel beladen wird. Es arbeitet nach dem Prinzip der Doppelblecherkennung: Über einen Tastarm wird die Blechdicke erfasst. Der Tastarm schwenkt an die Blechunterseite und kontrolliert den Abstand zweier Messpunkte.
Während der Bearbeitung zieht sich die Beladeeinrichtung platzsparend unter den Maschinentisch zurück und bereitet die nächste Blechtafel zum Beladen vor. Fertigteilstapel (Micro-Joint-Tafeln) und Rohmaterial sind übereinander angeordnet. Beide befinden sich platzsparend unterhalb des Maschinentischs. Die Beladeeinrichtung hat einen hydraulischen Antrieb. Zum Beladen entnimmt der Saugerrahmen ein Rohblech vom Materialstapel, wobei der Doppelblechdetektor sichert stellt, dass nur ein Blech entnommen wurde. Der Saugerrahmen fährt nun mit dem Blech nach oben. Der Maschinentisch wird unter den Saugerrahmen positioniert und das Blech wird an die Spannpratzen übergeben. Diese Übergabe wird mit Sensoren überwacht, die Pratzen automatisch geschlossen. Der Maschinentisch fährt nun wieder zurück und erlaubt dem Saugerrahmen wieder nach unten zu fahren, um ein neues Rohblech für den nächsten Beladezyklus vorzubereiten. Der Saugerrahmen verbleibt bis zum nächsten Beladevorgang unter dem Maschinentisch. Beim Entladen der Micro-Joint-Tafeln wird die bearbeitete Platine wieder in Übergabeposition gefahren und mit zwei Greifern vom Maschinentisch auf die Micro-Joint-Palette gezogen. Die nächste zu bearbeitende Platine hängt während dessen schon am Saugerrahmen.
Der Platzbedarf der Mittelformatmaschine (Arbeitsbereich 2500 ¿ 1250 Millimeter) beträgt mit Automatisierungseinheit und Lichtschranken nur 6710 ¿ 7310 Millimeter. Damit ist diese neue Maschine ein kompakt automatisiertes Stanzsystem. Bei hoher Prozesssicherheit reduziert es den Aufwand für den Bediener und eröffnet die Möglichkeit mannarmen Betriebs.
Auf der neuen Maschine mit den Bezeichnung Trumatic 2020 R FMC compact können Teile bis 200 ¿ 200 Millimeter auch über programmierbare Teilerutschen nach links und rechts ausgeschleust werden. Die Koordinatenführung schiebt die Teile aus und eine Sortierweiche leitet sie in die Teilebehälter. Dabei wird das Teil zunächst auf eine kippbare Weiche geschoben, welche es dann auf eine rechte oder linke Rutsche befördert. Allgemein stellt das Ausschieben der Teile hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit: Teile und Restgitter können durch das Ausschieben über- oder untereinander geraten und verhaken. Deshalb verfügt die Anlage über einen programmierbaren Niederhalter, der den Prozess des Ausschiebens sicher macht. Er wird schwebend über dem Blech als passiver Niederhalter eingesetzt. Der federnd gelagerte Abstreifer sorgt dafür, dass die Teile ohne Verhakung prozesssicher ausgeschleust werden.

Stanzen, Signieren, Umformen
Bis 900 Hübe beim Stanzen, 2200 beim Signieren und Umformen fast mit Stanzgeschwindigkeit ¿ das unterstreicht hohe Produktivität des Systems. Die Schnelligkeit resultiert aus der Kombination hoher Hubfolgen des Stanzkopfes und den hohen Positioniergeschwindigkeiten des Bleches in x und y Richtung. Die Anlage verfügt über einen elektro-hydraulischen Antrieb des Stößels mit geschlossenem Regelkreis. Hubweg und Stanzkraft sind variabel. Beide werden in Abhängigkeit von Material und Werkzeug steuerungsseitig automatisch hydraulisch optimiert. Der Stößel verfügt über eine eigene NC-gesteuerte Achse, die Start- und Umkehrpunkt der Stösselbewegung automatisch an die Blechdicke anpasst. Der Nachschleifbetrag des Stempels wird dabei über eine Werkzeuglängen-Kompensation ausgeglichen. Dadurch werden auch mit nachgeschliffenen Werkzeugen gleichbleibend hohe Hubfolgen erzielt.
Alle Motoren in x- und y-Richtung sind digitale Drehstrom-Servomotoren von Bosch. Ihre Vorteile sind: Lange Lebensdauer auch bei thermischen Belastungen und kein Wartungsaufwand durch Dauermagnet-Regelung. Der Antrieb der x-Achse ist mittig auf der Querschiene angebracht. Die y-Achse wird mit zwei mechanisch unabhängigen Motoren mit hohem Wirkungsgrad gefahren, die über die Steuerung synchronisiert und geregelt werden (Gantry-Antrieb). Das ermöglicht eine hohe Antriebssteifigkeit erreicht und hohe Beschleunigungen. Sowohl für die x- wie auch die y-Achse wird ein Zahnstangen-Ritzelantrieb zur Übertragung der hohen Beschleunigungswerte eingesetzt. Dieses Prinzip erlaubt eine torsionsfreie Kraftübertragung. Die kompakte Bauweise der Maschine und das geringe Rotorträgheitsmoment ermöglichen das hochdynamische Beschleunigungsverhalten.
Wie bereits erwähnt, passt die variable Umformlage die Position des Stößels an die jeweilige Umformhöhe an. So werden die nach den Umformoperationen eingesetzten Werkzeuge beim Überfahren der Umformungen auf genau jene notwendige Höhe gefahren, die erforderlich ist, um die Umformung zu überfahren. Dadurch ergeben sich kurze Umformhübe und Bearbeitungszeiten. Prägungen und Gewinde (M2,5--M8) sind machbar sowie Umformungen nach oben und unten ¿ das eröffnet viele Konstruktionsmöglichkeiten, spart Arbeitsgänge und verkürzt Durchlaufzeiten. Denn bisher nachgelagerte Tätigkeiten wie etwa das Einbringen von Gewinden können bereits in einem Arbeitsgang absolviert werden. Das Teil wird soweit wie möglich auf der Maschine fertig bearbeitet. Das spart das Zwischenlagern am Arbeitsplatz für das Gewindeschneiden, den Arbeitsgang des Gewindeschneidens sowie die Verwaltung dieses Arbeitsgangs. In Summe führen solche Anwendungen zu einer geringeren Teile-Durchlaufzeit in der Fertigung durch reduzierte logistische Vorgänge in der Wertschöpfungskette. Ebenfalls machbar: Mit der Funktion Signieren oder durch den Einsatz von Prägewerkzeugen können Markierungen auf das Blech gebracht werden (Zahlen, Schriftzug), die nachlagerte Arbeitsgänge wie Biegen oder Montage durch diese Hinweisfunktion erleichtern und mögliche Fehlerquellen reduzieren.

Schnell gerüstet
Die neue Stanzmaschine arbeitet schnell und flexibel. Das beginnt schon beim Rüsten. Alle Werkzeuge im Linearmagazin sind während des Stanzbetriebs zentral pneumatisch gesichert. Ist die Rüstposition erreicht, werden alle Werkzeuge gleichzeitig entriegelt. Der Bediener hat direkten Zugriff auf alle Werkzeuge, ohne dass zusätzliche Hilfsmittel erforderlich sind. Auch das Rüsten selbst erfolgt in wenigen Sekunden. Die in Kassetten vorgerüsteten Werkzeugsätze werden in das Linearmagazin gesetzt: Mit einem Handgriff ein kompletter Werkzeugsatz. Rüstfehler wie etwa ein Verdrehen von Stempel und Matrize sind ausgeschlossen.
Ist das Rüsten abgeschlossen, werden automatisch alle Werkzeuge verriegelt. Die Maschinensteuerung unterzieht das Linearmagazin einem Prüfzyklus und vergleicht dabei über Näherungsschalter die Belegung aller Magazinplätze mit der Rüstliste. Gleichzeitig überprüfen Lichtschranken die Höhe der Werkzeuge und Pratzen. Bedienerfehler wie das Verwechseln von Pratzen- und Werkzeugposition werden automatisch erkannt.
Alle 19 Plätze des Werkzeugmagazins sind zueinander kompatibel. Jedes Werkzeug, unabhängig von Art und Größe, kann auf jedem beliebigen Magazinplatz sitzen. Die Steuerung vergleicht die für das nächste Programm notwendigen Werkzeuge mit den bereits im Magazin befindlichen. Für die Differenz wird dem Bediener ein Rüstvorschlag unterbreitet. Grundsätzlich kann jedoch beispielsweise ein Gewindeformwerkzeug auf jeder Station des Magazins eingesetzt werden. Es gibt keine maschinenseitigen Einschränkungen. Man muss sich daher auch im Vorfeld keine Gedanken darüber machen, wie viele Gewindeform- und Multitoolstationen, große, kleine oder drehbare Werkzeuge benötigt werden; bis 190 Werkzeuge ist alles möglich. Die Trumatic 2020 R passt sich den jeweiligen Anforderungen an. Ein enormer Vorteil für die Erstellung der NC-Programme. Der Programmierer kann die optimalen Werkzeuge auswählen, ohne dass Einschränkungen durch Werkzeugstationen berücksichtigt werden müssen.

Flexible Steuerung
Zu einer flexiblen Maschine gehört eine flexible Steuerung. Die Anlage verfügt mit der Bosch Typ 3 über eine moderne, offene Steuerung. Die Bedienoberfläche ist eine Entwicklung von Trumpf, die auf die Bedürfnisse des Bedieners ausgerichtet ist. (tätigkeitsorientierte Struktur unabhängig von der funktionalen Gliederung der Steuerung). Der Aufbau des NC-Programms mit Technologietabellen erlaubt Änderungen online während der Bearbeitung. Eintauchtiefen des Stempels, aktiver/passiver Niederhalter, Beladeposition, Ausschiebewege und -geschwindigkeiten, Ausschleuszyklen sind Beispiele dafür, was der Bediener an der Steuerung im laufenden Programm ändern kann.
Ein Zielmarkt für diese Anlage ist die Chassisbranche, in der vornehmlich aus dünnen Blechen zum Beispiel Gehäuse gefertigt werden. Speziell in diesem Dünnblechbereich ist der Einsatz der Teilefertigung mit MicroJoint möglich. Dabei eröffnet die Maschine dem Anwender Flexibilität nicht nur im Dünnblechbereich sondern bis zu Dicken von 6,4 Millimeter. Die Vorteile der Monowerkzeug-Aufnahme von Trumpf sowie der aktive Stempelrückzug, die Stanzbutzenabsaugung, die programmierbare Werkzeugsprüh-Schmierung sowie die Fähigkeit mit der langen Werkzeugführung außermittige Belastungen sehr gut aufzunehmen, gewährleisten auch bei dickeren Blechen hohe, nachhaltige Genauigkeit und Prozessicherheit.

Autor:
Javier Sastre-Ramos
Projektmanager
International Sales Punch and Combi Machines
Trumpf Werkzeugmaschinen
71252 Ditzingen
Tel: 07156/303983
Fax: 303498

zum Thema
Die Möglichkeit des schnellen Wechsels zwischen automatisiertem Betrieb und Einzelteilfertigung macht das vorgestellte Stanzsystem für Zulieferer interessant, die sowohl Teile in hohen und mittleren als auch kleinen Stückzahlen fertigen müssen. Es erlaubt dank seiner Automatisierung die Produktion größerer Serien im mannarmen Betrieb der zweiten und dritten Schicht, während in der ersten Hauptschicht kleinere Losgrößen gefertigt werden. Dabei kommen die Vorteile des Linearmagazins für das schnelle Umrüsten der notwendigen Werkzeuge sowie die gute Zugänglichkeit der Maschine zum Tragen.
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