Greifer für glühende Platinen

von Peter Springfeld Die Warmumformung macht zwar Bleche mit höchster Festigkeit und geringem Gewicht möglich, stellt aber an die Handhabung der Platinen und Blechumformteile neue Anforderungen. Bilsing Automation hat sich darauf eingestellt und bietet den Anwendern von Warmumformprozessen entsprechendes Handhabungs-Know-how – inklusive spezieller hitzefester Module aus dem Greifer-Baukasten.

Zur Warmumformung erwärmt man die umzuformende Platine so, dass sie vollständig austenitisiert wird. Diese Gefügeänderung entsteht bei etwa 920°C. Ein Roboter oder ein Feeder legt die Platine heiß in das Umformwerkzeug. Das Umformwerkzeug arbeitet mit einer inneren Wasserkühlung, so dass die Platinen beim Verpressen ausreichend schnell abkühlen. Dabei entsteht aus einem relativ weichen, ferritisch-perlitischen Ausgangsgefüge ein unmagnetischer, harter Martensit mit hohen Festigkeiten und einer hohen Bruchzähigkeit. Bilsing Automation, Entwickler und Hersteller von innovativer Greifertechnik für die komplette Automation von Umformprozessen, hat sich schnell den Anforderungen gestellt, die sich aus der Verfahrensgestaltung des Warmumformens ergeben. Für alle Handhabungsprozesse – von der Platinenbereitstellung bis zum automatisierten Einlegen der fertigen Umformteile in Transportgestelle – bietet das international aufgestellte Automatisierungsunternehmen mit Stammsitz in Attendorn für jede Prozessstufe optimierte Greiferwerkzeuge. Diese Greiferwerkzeuge sind modular aufgebaut und basieren auf den Bilsing-Stahl- und -Aluminium-Greifer-Baukästen.

Universalgreifer aus dem Baukasten

 Wie bei allen Umformprozessen beginnt auch das Warmumformen mit der Bereitstellung der Platinen und mit der gesicherten Aufnahme von jeweils nur einer Platine von einem Stapel. Spreizmagnete sorgen für die Aufnahme von jeweils nur einer Stahlplatine. Thomas Bilsing, Vertriebsleiter im Attendorner Unternehmen: „Das Entstapeln übernimmt ein Roboter, der mit einem aus dem Bilsing-Baukasten konfigurierten Universal-Greifer ausgerüstet ist. In der Mitte des Hauptauslegers befindet sich die Andockstelle zum Roboter. Dort wird der Greifer mechanisch, pneumatisch und steuerungstechnisch mit dem Roboter verbunden.“ Dieser Universalgreifer lässt sich so konfigurieren, dass er vier, falls gewünscht, sogar vier unterschiedliche Platinen entstapeln und auf eine Rollenbahn legen kann. „Die Saugerarme“, ergänzt Björn Dreskrüger, Projektmanager in der Bilsing Automation GmbH, „lassen sich im Vorfeld per Inbusschlüssel exakt auf die Platinen einstellen. Die vier Einzeltoolings besitzen am Verbinder zum Hauptausleger Handhebel zum einfachen Lösen und zum sicheren Befestigen der Toolings am Hauptausleger. Auf diese Weise kann man die Einzeltoolings bei Bedarf ohne Mühe stufenlos verstellen.“ Wie Björn Dreskrüger weiter erklärt, legt „der Roboter die aufgenommenen Platinen auf einen Rollenförderer ab. Der Rollenförderer führt die Platinen zum und durch einen Ofen. Dort werden die Platinen auf etwa 1.000°C erwärmt. Eine Justiereinheit positioniert die aus dem Ofen kommenden glühend heißen Platinen so, dass ein weiterer, mit einem speziellen Bilsing-Greifer ausgestatteter Roboter die Platinen exakt greifen und in das Tiefziehwerkzeug der Warmumformpresse einlegen kann.“ Aus dem Ofen kommend dürfen sich die Platinen auf dem Weg zum Tiefziehwerkzeug nicht auf eine Temperatur unter 920°C abkühlen. Deshalb arbeitet der Rollenförderer nach dem Ofen mit einer höheren Geschwindigkeit. Nicht zuletzt muss auch die Einheit von Roboter und Greifer exakt und schnell arbeiten.

Hitzebeständige Klemmgreifer aus Stahl oder Keramik

Für die Aufnahme der heißen Platinen stehen unterschiedlich modifizierte Greifereinheiten zur Verfügung. Thomas Bilsing: „Dafür entwickelten wir hitzebeständige Klemmgreifer für zwei unterschiedliche Verfahrensvarianten. Wenn die zu erwärmenden Platinen auf Warenträger durch den Ofen fahren, ist die Aufnahme der Teile unkomplizierter als bei der anderen Variante, bei der die Teile direkt auf der Rollenbahn durch den Ofen geführt werden. Für den zweiten Fall haben wir hitzebeständige Klemmgreifer entwickelt, die zur Aufnahme der heißen Platinen zwischen die Rollen greifen müssen. Deshalb besitzen diese Klemmgreifer im Vergleich zu den Greiferfingern für die Entnahme aus den Warenträgern sehr schmale Backen und geringere Öffnungswege.“ Die Greiferfinger können wahlweise in Stahl oder Keramik ausgeführt werden. „In der nächsten Entwicklungsstufe ist es angedacht, die Greiferfinger durch Keramik-Backen zu ersetzen,“ erklärt Björn Dreskrüger. Darüber hinaus bietet Bilsing für solche Greifer Hitzeschutzschilde an, die aus einfachen Blechen oder Verbundwerkstoffen bestehen. Solch ein Hitzeschutz kann erstens die aufsteigende Wärme zurück zu den Platinen reflektieren, um dort die Temperatur hoch zu halten. Zweitens bietet er einen zusätzlichen Schutz für die Sensorik- und die Pneumatik-Bauteile. Für einen prozesssicheren Teiletransport werden die Klemmgreifer elektrisch abgefragt, ob die Platinen sicher aufgenommen wurden. Erst wenn diese Bedingung erfüllt ist, legt der Roboter das oder die Teile in das Werkzeug ein. Prozessbedingt kühlen sich die Umformteile während des Tiefziehens auf etwa 200°C ab. Auch für diese Anforderung haben sich die Attendorner eine spezielle Lösung ausgedacht: „Wir entwickelten Vakuumsauger, die in Temperaturbereichen bis etwa 200°C arbeiten. Das gibt uns die Möglichkeit, die nachfolgenden Robotergreifer mit diesen Spezialsaugern auszustatten. Die Greifer werden dadurch insgesamt spürbar preiswerter. Der Greifer, der die Umformteile aus der Warmumformpresse nimmt, wird ebenfalls von einem Roboter geführt. Abhängig von der Gestaltung der einzelnen Teile können wir im günstigeren Fall die Greifer ausschließlich mit den neuen Vakuumsaugern ausrüsten. Es gibt aber auch die Möglichkeit, Klemmgreifer oder Magnete zu installieren.“ Björn Dreskrüger ergänzt: „Um Kundenwünschen gerecht zu werden, kann der Greifer auch so ausgestattet werden, dass er samt Umformteil in ein Kühlmedium eintaucht. Hierzu wurden spezielle Komponenten entwickelt.“ Die tiefgezogenen Teile lassen sich nun auf drei unterschiedlichen Wegen weiterbearbeiten. „Da es sich nach dem Warmumformen um ultrahochfeste Teile mit einer hohen Bruchzähigkeit handelt“ betont Thomas Bilsing, „werden die Teile in der ersten Variante per Laserschneiden weiterbearbeitet.“ In diesem Fall übernimmt ein mit einem Bilsing-Greifer ausgerüsteter Roboter die trockenen Umformteile und legt sie in ein Transportgestell ein. In einer zweiten Variante nutzt man entsprechend harte Schneidwerkzeuge, so dass die Tiefziehteile in einer oder mehreren Pressenstufen fertig gestellt werden können. Dabei übernehmen Roboter, die mit Bilsing-Greifern ausgerüstet sind, die Verkettungsaufgaben zwischen den Pressen. Bei dieser Variante erfolgt die Weitergabe der Werkstücke direkt von einem Umformwerkzeug zum nächsten ohne Zwischenablage. „Am Ende des Schneidprozesses“, führt Thomas Bilsing weiter aus, „entsorgt wiederum ein Roboter mit einem Bilsing-Greifer das letzte Schneidwerkzeug und legt die Umformteile auf eine Zwischenablage. Diese Zwischenablage bringt mit Hilfe weiterer Pneumatik-Komponenten aus dem Bilsing-Greifer-Baukasten die Umformteile in eine definierte Position, aus der zwei weitere Roboter die Teile so greifen, dass sie auf einem optimierten Weg qualitätsgerecht in Transportgestelle abgelegt werden. Als dritte Möglichkeit werden auch Wege gegangen, die aus einem Mix von Schneidpressen und Laserschneidanlagen bestehen.“ Einfache Feinjustierung Prinzipiell braucht man für jedes Umformteil einen passenden Greifer. Die Klemmgreifer müssen so positioniert sein, dass sie die Platine sicher und möglichst verbiegungsfrei greifen können. Gleiches gilt für die mit Vakuumsaugern ausgerüsteten Greifer. Insbesondere die nach dem Schneiden verbleibenden Flächen müssen so aufgenommen werden, dass die Form des Umformteils erhalten bleibt. Daher braucht jedes Teil seinen speziell eingerichteten Greifer. Der Vorzug, den das Bilsing-Baukastenprinzip bietet, besteht in der einfachen Modifizierbarkeit und der bequemen und entsprechend schnellen Feinjustierung der unterschiedlichen Vakuumsauger und Klemmgreifer. Daher lässt sich die notwendige Anzahl von Bilsing-Greifern in einer Pressenlinie begrenzen. Dennoch ist jeder Teilewechsel nicht nur mit einem Werkzeugwechsel in der Presse verbunden, sondern auch mit einem Greiferwechsel der Handhabungsroboter. Bilsing Automation bietet dazu mit Gittern abgesperrte Drehschleusen, die einen automatisierten Greiferwechsel durch die Roboter ermöglichen und die Bediener schützen. Zu den Bilsing-Greifer-Baukästen gehört nicht zuletzt eine Reihe von Komponenten, die die exakte Bestückung der Greifer mit den zum jeweiligen Auftrag passenden Greiferkomponenten überwachen. Darüber hinaus werden vor Beginn jeder Handhabungsoperation die Klemmgreifer und die Vakuumsauger elektronisch abgefragt, ob das Teil tatsächlich aufgenommen ist. Auf diese Weise ermöglicht Bilsing Automation nicht nur die vollständige, sondern auch die prozesssichere Automatisierung von Warmumformprozessen.W www.bilsing-automation.de EuroBLECH Halle 27, Stand D51Zur Warmumformung erwärmt man die umzuformende Platine so, dass sie vollständig austenitisiert wird. Diese Gefügeänderung entsteht bei etwa 920°C. Ein Roboter oder ein Feeder legt die Platine heiß in das Umformwerkzeug. Das Umformwerkzeug arbeitet mit einer inneren Wasserkühlung, so dass die Platinen beim Verpressen ausreichend schnell abkühlen. Dabei entsteht aus einem relativ weichen, ferritisch-perlitischen Ausgangsgefüge ein unmagnetischer, harter Martensit mit hohen Festigkeiten und einer hohen Bruchzähigkeit. Bilsing Automation, Entwickler und Hersteller von innovativer Greifertechnik für die komplette Automation von Umformprozessen, hat sich schnell den Anforderungen gestellt, die sich aus der Verfahrensgestaltung des Warmumformens ergeben. Für alle Handhabungsprozesse – von der Platinenbereitstellung bis zum automatisierten Einlegen der fertigen Umformteile in Transportgestelle – bietet das international aufgestellte Automatisierungsunternehmen mit Stammsitz in Attendorn für jede Prozessstufe optimierte Greiferwerkzeuge. Diese Greiferwerkzeuge sind modular aufgebaut und basieren auf den Bilsing-Stahl- und -Aluminium-Greifer-Baukästen. Universalgreifer aus dem Baukasten. Wie bei allen Umformprozessen beginnt auch das Warmumformen mit der Bereitstellung der Platinen und mit der gesicherten Aufnahme von jeweils nur einer Platine von einem Stapel. Spreizmagnete sorgen für die Aufnahme von jeweils nur einer Stahlplatine. Thomas Bilsing, Vertriebsleiter im Attendorner Unternehmen: „Das Entstapeln übernimmt ein Roboter, der mit einem aus dem Bilsing-Baukasten konfigurierten Universal-Greifer ausgerüstet ist. In der Mitte des Hauptauslegers befindet sich die Andockstelle zum Roboter. Dort wird der Greifer mechanisch, pneumatisch und steuerungstechnisch mit dem Roboter verbunden.“ Dieser Universalgreifer lässt sich so konfigurieren, dass er vier, falls gewünscht, sogar vier unterschiedliche Platinen entstapeln und auf eine Rollenbahn legen kann. „Die Saugerarme“, ergänzt Björn Dreskrüger, Projektmanager in der Bilsing Automation GmbH, „lassen sich im Vorfeld per Inbusschlüssel exakt auf die Platinen einstellen. Die vier Einzeltoolings besitzen am Verbinder zum Hauptausleger Handhebel zum einfachen Lösen und zum sicheren Befestigen der Toolings am Hauptausleger. Auf diese Weise kann man die Einzeltoolings bei Bedarf ohne Mühe stufenlos verstellen.“ Wie Björn Dreskrüger weiter erklärt, legt „der Roboter die aufgenommenen Platinen auf einen Rollenförderer ab. Der Rollenförderer führt die Platinen zum und durch einen Ofen. Dort werden die Platinen auf etwa 1.000°C erwärmt. Eine Justiereinheit positioniert die aus dem Ofen kommenden glühend heißen Platinen so, dass ein weiterer, mit einem speziellen Bilsing-Greifer ausgestatteter Roboter die Platinen exakt greifen und in das Tiefziehwerkzeug der Warmumformpresse einlegen kann.“ Aus dem Ofen kommend dürfen sich die Platinen auf dem Weg zum Tiefziehwerkzeug nicht auf eine Temperatur unter 920°C abkühlen. Deshalb arbeitet der Rollenförderer nach dem Ofen mit einer höheren Geschwindigkeit. Nicht zuletzt muss auch die Einheit von Roboter und Greifer exakt und schnell arbeiten. Hitzebeständige Klemmgreifer aus Stahl oder Keramik Für die Aufnahme der heißen Platinen stehen unterschiedlich modifizierte Greifereinheiten zur Verfügung. Thomas Bilsing: „Dafür entwickelten wir hitzebeständige Klemmgreifer für zwei unterschiedliche Verfahrensvarianten. Wenn die zu erwärmenden Platinen auf Warenträger durch den Ofen fahren, ist die Aufnahme der Teile unkomplizierter als bei der anderen Variante, bei der die Teile direkt auf der Rollenbahn durch den Ofen geführt werden. Für den zweiten Fall haben wir hitzebeständige Klemmgreifer entwickelt, die zur Aufnahme der heißen Platinen zwischen die Rollen greifen müssen. Deshalb besitzen diese Klemmgreifer im Vergleich zu den Greiferfingern für die Entnahme aus den Warenträgern sehr schmale Backen und geringere Öffnungswege.“ Die Greiferfinger können wahlweise in Stahl oder Keramik ausgeführt werden. „In der nächsten Entwicklungsstufe ist es angedacht, die Greiferfinger durch Keramik-Backen zu ersetzen,“ erklärt Björn Dreskrüger. Darüber hinaus bietet Bilsing für solche Greifer Hitzeschutzschilde an, die aus einfachen Blechen oder Verbundwerkstoffen bestehen. Solch ein Hitzeschutz kann erstens die aufsteigende Wärme zurück zu den Platinen reflektieren, um dort die Temperatur hoch zu halten. Zweitens bietet er einen zusätzlichen Schutz für die Sensorik- und die Pneumatik-Bauteile. Für einen prozesssicheren Teiletransport werden die Klemmgreifer elektrisch abgefragt, ob die Platinen sicher aufgenommen wurden. Erst wenn diese Bedingung erfüllt ist, legt der Roboter das oder die Teile in das Werkzeug ein. Prozessbedingt kühlen sich die Umformteile während des Tiefziehens auf etwa 200°C ab. Auch für diese Anforderung haben sich die Attendorner eine spezielle Lösung ausgedacht: „Wir entwickelten Vakuumsauger, die in Temperaturbereichen bis etwa 200°C arbeiten. Das gibt uns die Möglichkeit, die nachfolgenden Robotergreifer mit diesen Spezialsaugern auszustatten. Die Greifer werden dadurch insgesamt spürbar preiswerter. Der Greifer, der die Umformteile aus der Warmumformpresse nimmt, wird ebenfalls von einem Roboter geführt. Abhängig von der Gestaltung der einzelnen Teile können wir im günstigeren Fall die Greifer ausschließlich mit den neuen Vakuumsaugern ausrüsten. Es gibt aber auch die Möglichkeit, Klemmgreifer oder Magnete zu installieren.“ Björn Dreskrüger ergänzt: „Um Kundenwünschen gerecht zu werden, kann der Greifer auch so ausgestattet werden, dass er samt Umformteil in ein Kühlmedium eintaucht. Hierzu wurden spezielle Komponenten entwickelt.“ Die tiefgezogenen Teile lassen sich nun auf drei unterschiedlichen Wegen weiterbearbeiten. „Da es sich nach dem Warmumformen um ultrahochfeste Teile mit einer hohen Bruchzähigkeit handelt“ betont Thomas Bilsing, „werden die Teile in der ersten Variante per Laserschneiden weiterbearbeitet.“ In diesem Fall übernimmt ein mit einem Bilsing-Greifer ausgerüsteter Roboter die trockenen Umformteile und legt sie in ein Transportgestell ein. In einer zweiten Variante nutzt man entsprechend harte Schneidwerkzeuge, so dass die Tiefziehteile in einer oder mehreren Pressenstufen fertig gestellt werden können. Dabei übernehmen Roboter, die mit Bilsing-Greifern ausgerüstet sind, die Verkettungsaufgaben zwischen den Pressen. Bei dieser Variante erfolgt die Weitergabe der Werkstücke direkt von einem Umformwerkzeug zum nächsten ohne Zwischenablage. „Am Ende des Schneidprozesses“, führt Thomas Bilsing weiter aus, „entsorgt wiederum ein Roboter mit einem Bilsing-Greifer das letzte Schneidwerkzeug und legt die Umformteile auf eine Zwischenablage. Diese Zwischenablage bringt mit Hilfe weiterer Pneumatik-Komponenten aus dem Bilsing-Greifer-Baukasten die Umformteile in eine definierte Position, aus der zwei weitere Roboter die Teile so greifen, dass sie auf einem optimierten Weg qualitätsgerecht in Transportgestelle abgelegt werden. Als dritte Möglichkeit werden auch Wege gegangen, die aus einem Mix von Schneidpressen und Laserschneidanlagen bestehen.“

Einfache Feinjustierung

Prinzipiell braucht man für jedes Umformteil einen passenden Greifer. Die Klemmgreifer müssen so positioniert sein, dass sie die Platine sicher und möglichst verbiegungsfrei greifen können. Gleiches gilt für die mit Vakuumsaugern ausgerüsteten Greifer. Insbesondere die nach dem Schneiden verbleibenden Flächen müssen so aufgenommen werden, dass die Form des Umformteils erhalten bleibt. Daher braucht jedes Teil seinen speziell eingerichteten Greifer. Der Vorzug, den das Bilsing-Baukastenprinzip bietet, besteht in der einfachen Modifizierbarkeit und der bequemen und entsprechend schnellen Feinjustierung der unterschiedlichen Vakuumsauger und Klemmgreifer. Daher lässt sich die notwendige Anzahl von Bilsing-Greifern in einer Pressenlinie begrenzen. Dennoch ist jeder Teilewechsel nicht nur mit einem Werkzeugwechsel in der Presse verbunden, sondern auch mit einem Greiferwechsel der Handhabungsroboter. Bilsing Automation bietet dazu mit Gittern abgesperrte Drehschleusen, die einen automatisierten Greiferwechsel durch die Roboter ermöglichen und die Bediener schützen. Zu den Bilsing-Greifer-Baukästen gehört nicht zuletzt eine Reihe von Komponenten, die die exakte Bestückung der Greifer mit den zum jeweiligen Auftrag passenden Greiferkomponenten überwachen. Darüber hinaus werden vor Beginn jeder Handhabungsoperation die Klemmgreifer und die Vakuumsauger elektronisch abgefragt, ob das Teil tatsächlich aufgenommen ist. Auf diese Weise ermöglicht Bilsing Automation nicht nur die vollständige, sondern auch die prozesssichere Automatisierung von Warmumformprozessen.W

www.bilsing-automation.de

EuroBLECH Halle 27, Stand D51