Automatisiertes Stanzen und Biegen bei Schneider Electric

RAS Multibend-Center: Vollautomatisches Schwenkbiegen mit Präzision, Flexibilität und Wiederholgenauigkeit, unabhängig von der Losgröße.

Wie bei vielen anderen Unternehmen hat das Stanzen und Biegen von flächigen Blechteilen auch bei Schneider Electric eine stetige Weiterentwicklung erfahren. Das Biegen der Blechkomponenten begann klassisch auf manuell bedienten Gesenkbiegepressen. Dort dauerte die Fertigstellung eines einzigen Biegeteils rund 20 Minuten. Im nächsten Schritt stellte Schneider Electric auf Gesenkbiegepressen mit Roboterautomatisierung um. Die Platinen kamen damals von Stand-alone-Stanzmaschinen. Das war bereits ein großer Fortschritt und verkürzte die Fertigungszeit auf vier Minuten pro Teil. Heute produziert das spanische Unternehmen die Oberteile und Wandelemente der Elektroschränke sowie die Montageplatten auf einer Pivatic-RAS-Linie. Alle 49 Sekunden entnimmt ein Entladeroboter eine Montageplatte am Auslauf der Produktionsstraße und stapelt sie ab. Bei weniger komplexen Teilen sind die Zykluszeiten sogar noch geringer.

Die Pivatic-RAS-Linie sorgt bei Schneider Electric am spanischen Produktionsstandort für maximale Produktivität.

Schnelle und bedarfsgerechte Reaktion

Die Produktionslinie startet mit einer Pivatic-Stanze. Ein Einlegemodul führt der Anlage die zugeschnittenen Platinen zu, die auf zwei Paletten gestapelt sind. Ursprünglich hatte Schneider Electric überlegt, vom Coil zu arbeiten, aber der dafür notwendige Platz war in der Halle einfach nicht vorhanden. Da die Anlagen von Pivatic sowohl mit Coilmaterial als auch mit Platinen starten können, hat man sich aus Platzgründen für die Platinenvariante entschieden. Ein Stapler belädt die Anlage mit Zuschnitt-Paketen, auf denen entweder 20 oder 32 Bleche aus 1,5 oder 2,5 mm verzinktem Stahlblech liegen. Diese Losgrößen sind auf die nachfolgenden Arbeitsschritte in der Montage abgestimmt. Im laufenden Betrieb kann bereits ein Stapel mit dem Material für den Folgeauftrag zugeführt werden. Schneider Electric benötigt diese Flexibilität, um schnell und bedarfsgerecht auf Marktanforderungen zu reagieren. Durch die kleinen Losgrößen lässt sich zudem der Bestand an Halbfertigprodukten geringhalten.

Seitliche Pusher richten die zugeführten Bleche vor der Stanze mittig aus. Ein Stempel vor der Stanze übernimmt den Vorschub der Platine. Diese läuft nur einmal durch die Stanze und stoppt jeweils an den einzelnen Stanzpositionen. Die Stanzanlage ist mit zwei C-Bügeln ausgestattet, in denen die Werkzeuge eingebaut sind. Sie verfahren quer zur Durchlaufrichtung und können jede Position auf der Platine erreichen. Durch diese flexible Arbeitsweise ist die Stanzgeschwindigkeit äußerst hoch. Das ist auch notwendig, um mit der Geschwindigkeit des nachfolgenden Biegezentrums Schritt zu halten und Stillstandzeiten zu vermeiden.

Die Produktionslinie startet mit einer Pivatic-Stanze.

Hochpräzise Positionierung

Hinter dem Stanzmodul übernimmt ein zweiter Vorschubstempel die gestanzte Platine. Bei Bedarf kann eine nachgelagerte Querteilschere die Platinen in der Mitte trennen. Im nächsten Schritt gelangen die gestanzten Platinen über ein Förderband zum RAS Multibend-Center. Ein seitlicher Schieber richtet das Stanzteil auf eine Bezugslinie aus, ehe Einzuggreifer das Blech auf den Messtisch des Biegezentrums ziehen. Dort vermisst ein Laser die exakte Lage der Platine und übergibt die Daten an den Hauptmanipulator. Dieser positioniert das Biegeteil mit Hundertstel-Millimeter-Genauigkeit und dreht es mit einer Präzision von 1/1.000 Grad. Mit dem Programmstart setzen die Greifer des Werkzeugwechslers die einzelnen Werkzeugsegmente exakt auf ihre vorgesehene Position. Auf der Biegelinie angekommen, spannt das Oberwangenwerkzeug das Blech gegen die Unterwange. Danach biegt die Biegewange das Werkstück passend zum programmierten Ablauf nach oben oder unten.

Am Ende des Auslaufbandes erfolgt die finale Ausrichtung des Fertigteils, bevor es ein Roboter aufnimmt und in die Bolzen-Schweißstation überführt.

Biegeteile im 4-Sekunden-Takt

Sind alle Seiten des Blechs gebogen, zieht der Hauptmanipulator das Biegeteil zurück. Während die Auslaufbänder das Werkstück aus der Biegezelle fördern, steuert der Hauptmanipulator bereits die nächste Platine an. Damit dauert es nur etwa vier Sekunden, bis der Biegeprozess am Folgeteil beginnt. Am Ende des Auslaufbandes wird das fertige Teil noch einmal exakt ausgerichtet und anschließend von einem Roboter übernommen. Dieser positioniert das Biegeteil in einer Bolzenschweißstation, wo es mit einem Erdungsbolzen komplettiert wird. Anschließend gelangen die Wandelemente oder Oberteile auf eine Ausschleusstation mit einer Kippeinrichtung. Von dort übernimmt ein Bediener die Biegekomponenten und stellt sie vertikal in Transportgestelle. Die Montageplatten hingegen palettiert der Roboter direkt in horizontaler Ausrichtung. Die vertikale oder horizontale Ausrichtung ist dabei auf die Weiterverarbeitung in der Pulverbeschichtung oder Montage abgestimmt.

„Ganz entscheidend für uns sind die Geschwindigkeit und die Flexibilität der Anlage. Kleine Stückzahlen, schnell gefertigt, bedeuten geringe Stückkosten“, benennt Ramon Alfonso, Leiter der Abteilung Technik und Wartung bei Schneider Electric, die wesentlichen Vorteile der Linie, die etwa 350 Biegeteile pro Schicht fertigt. Diese Stückzahl ist auf die nachfolgenden Arbeitsschritte abgestimmt, könnte aber auf bis zu 600 Teile gesteigert werden. „Es wird immer schwieriger, geeignetes Personal zu finden. Deshalb haben wir uns schon früh für die Automatisierung entschieden. Die heutige Anlage benötigt nur einen Bediener und dieser beeinflusst weder die Geschwindigkeit noch die Präzision der gestanzten und gebogenen Teile“, ergänzt Joan Tarrida, verantwortlich für die Fertigungsmethoden und die Automatisierung. Dabei ist die Wiederholgenauigkeit der Fertigungsteile so hoch, dass maximal das Erstteil eines Loses geprüft wird. Danach können sich die Fertigungsspezialisten von Schneider Electric auf die konstante Qualität der Anlage verlassen.

Optisch einwandfreier Zustand

Manche der Biegeteile weisen durchaus Besonderheiten auf. So sind die Montageplatten aus 2,5 mm verzinktem Stahlblech gebogen. Da sie in der Folge nicht mehr farbbeschichtet werden, müssen sie optisch einwandfrei aussehen und dürfen keine Kratzspuren an den Biegekanten aufweisen. Manche Ausstanzungen liegen auch nahe an der Biegelinie und dürfen sich beim Biegen nicht deformieren. Durch das flächige Ansetzen des Biegewangenwerkzeugs kann das RAS Multibend-Center diese Anforderung erfüllen.

Alle Problempunkte beseitigt

Bei den Oberteilen bringt die Stanzanlage mehrere Umformungen ins Blech ein, die nahe der Biegelinien liegen. Das erfordert Ausfräsungen in den Oberwangenwerkzeugen, damit die Durchzüge beim Spannen nicht plattgedrückt werden. Um jedoch nicht das gesamte Oberwangenwerkzeug durch Freifräsungen zu schwächen, verwendet RAS nur einzelne ausgefräste Werkzeugsegmente. Der automatische Werkzeugwechsler setzt diese Sonderwerkzeuge auf Position und setzt sie im Biegeablauf sogar noch einmal um. Beim Biegen erhalten die Oberteile zudem nur eine leichte Ankantung. Schneider Electric hat diese Anforderung bei mehreren Anbietern getestet und nur bei RAS eine qualitativ hochwertige Lösung vorgefunden.

Auch bei der Winkeltreue und Wiederholgenauigkeit sind stabile Verhältnisse eingekehrt. Beim Biegen auf der Presse hat sich immer ein Zinkaufbau an den Matrizenrändern gebildet, verbunden mit Kratzspuren an den Biegelinien. Heute sind die Teile optisch einwandfrei und das Reinigen der Werkzeuge entfällt. Durch den Zinkaufbau haben sich die Biegewinkel auch ständig verändert und so mussten die Maschinenbediener die Pressenprogramme immer wieder nachkorrigieren. Durch die Schwenkbiegetechnologie von RAS sind alle diese Problempunkte beseitigt. „Die Pivatic-RAS-Linie zum Stanzen und Biegen unserer Schaltschrankpaneele hat einen gewaltigen Produktivitätsschub erzeugt. Wir sind beim Rüsten mindestens zweimal schneller geworden und beim Biegen je nach Bauteil viermal schneller, verglichen mit der automatisierten Gesenkbiegepresse“, fasst Alfonso abschließend zusammen.