UMFORMtechnik (Blech)

 
 
   

Automation / Modernisierung

Vom Retrofit zur Simulation

Der Einsatz neuer Steuerungs-, Motion-Control- und Antriebstechnik an einem elektronischen Servotransfer war nur der erste Schritt. Hagel hatte eine Presse in Russland modernisiert. Bei der folgenden Entwicklung eines Linear-Feeders wurde Simulation eingesetzt. Alle wichtigen Abläufe an Pressen sind integriert.

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From retrofit to simulation

The application of new control, motion-control and drive technology on an electronic servo transfer press was just the first step. Hagel, which modernised a press in Russia, used simulation in the subsequent development of a linear feeder. All the important processes on the presses are integrated.

Automatisierer Hagel liefert seit Jahren einem weltweit agierenden Pressenbauer zu. Für diesen war das Unternehmen aus Grünkraut auch für das Retrofit einer Presse in Russland erster Ansprechpartner. In einem der größten Automobilwerke sollte eine Doppelständer-Presse nachgerüstet werden mit elektronischem Drei-Achs-Transfer auf dem Stand der Technik. Der Betreiber legte Wert auf die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Support im Land. Insoweit wünschte er in dem Projekt durchgängigen Einsatz von Automatisierungstechnik von Siemens. Diese indes gehörte bislang nicht zum Repertoire bei Hagel. Vertrauend auf jahrzehntelange Erfahrung in der Pressenkonstruktion und -automation und Unterstützung von Siemens nahm Hagel die Herausforderung an.


Servoantrieb ersetzt Kurvenscheibe

Schon die erste Anwendung war nicht trivial: Der elektronische Transfer ETR1 - Ersatz für ein verschlissenes, über große mechanische Kurvenscheiben getriebenes Transfersystem– hatte 30 einzeln angetriebene Servoachsen. Im Projektverlauf hinzu kam ein Platinensenker am Einlauf, der neu zu konstruieren und ins Steuerungskonzept einzubinden war. Ein ebenfalls elektronisch synchronisierter Shuttle überbrückt die bisherige Zwischenablage und schließt beide Pressentische kurz.

Das Zusammenspiel dieser Komponenten macht die Produktion unterschiedlicher Automobilstrukturteile flexibler und präziser. Dank besserer Zugänglichkeit vereinfacht und beschleunigt das elektronische Transfersystem die häufigen Werkzeugwechsel wie auch die Wartung. Diese kann wahlweise via Webbrowser und Webserver oder über ein Virtual Private Network (VPN) von Deutschland aus unterstützt werden. Dies erspart Hagel weite Wege und dem Betreiber im Störungsfall unnötige Stillstandszeit.

Basis für den Einsatz der Elektronik ist eine robuste Mechanik. Hagels Hebelmechanik der Schließ- und Hubbewegung und Krafteinleitung der Vorschubbewegung machen das Transfersystem extrem steif. Beide Lösungen sind patentiert. Stahl-Transferschienen mindern die Durchbiegung auch bei hohen Beschleunigungen auf ein Minimum. Eine Überlastsicherung und asynchrone mögliche Bewegung der Greiferschienen sind zwei weitere Vorteile des Transfersystems. Es deckt in drei Baugrößen Tischlängen bis 7200 mm ab.

Der Drei-Achs-Transfer ist mit drei Schließkästen stehend zwischen den Pressenständern montiert. Er verbindet zwei Tische mit je 5350 mm x 2500 mm Fläche. Der Vorschub je Stufe ist von 0 mm bis 1800 mm frei programmierbar, ebenso die Bewegungen beim Schließen (0 mm bis 450 mm) und Heben (0 mm bis 275 mm). Darauf abgestimmt ist der Platinensenker. Er übernimmt und übergibt die bis 1700 mm x 2200 mm großen Platinen von einem magnetischen Förderband. Maximale Zuladung des Transfersystems ist 800 kg. Die Taktrate liegt bei voll ausgenutzten Verfahrwegen in allen drei Achsen zwischen 16 und 22 Hüben pro Minute.

Für die Anwendung wurde ein verteiltes Steuerungskonzept entwickelt und angebunden an die Pressensteuerung. Sie stammt ebenfalls von Siemens. Den grundlegenden Ablauf und alle sicherheitsgerichteten Funktionen steuert eine fehlersichere „Simatic S7-319F“ mit Visualisierung auf einem „Simatic Multi-Panel MP377“. Auch die Steuerung war eine Vorgabe des Betreibers. Sein Bedien- und Servicepersonal arbeitet bereits länger damit und ist bestens vertraut. Die mehr als 30 von Servomotoren „Simotics S“-angetriebenen Achsen werden koordiniert von einer „Simotion D455-2“. Die leistungsfähigste antriebsbasierte Variante des Motion Control Systems ist hier der Kopf des modularen Antriebssystems „Sinamics S120“. Der Leitungslängen zur Hochbühne wegen kommen zwei Einspeisemodule hinzu: so genannte Active Line Modules (ALM) sowie den Aufgaben angepasste Leistungsteile (Motor Modules) in Ein- und Zwei-Achs-Ausführung. Grundlage der Bewegungsführung sind modifizierte Funktionen der Standardapplikation „Simotion Simo Trans“, was den Programmieraufwand reduziert hat.

Spezialisten verschiedener Fachbereiche und Standorte von Siemens haben die Erstanwendung begleitet von der Beratung über die Projektierung und Programmierung bis zur Inbetriebnahme und Abnahme beim russischen Betreiber. Dabei wurden die Mitarbeiter von Hagel und des Betreibers mit den neuen Technologien vertraut gemacht. Zu den Besonderheiten zählt eine Drehmomentenregelung, die für gleichmäßige Verteilung der Drehmomente auf jeweils drei Vorschubmotoren in der Längsachse sorgt. Als komfortabel und Zeit sparend hat sich das Antriebsauslegungs-„Tool Sizer“ erwiesen. Der Maschinenbauer konnte damit seine Berechnungen verifizieren und automatisiert Bestelllisten generieren. Dies kann er auch künftig.

Der Einstieg in die neue Steuerungs- und Antriebswelt war dank Unterstützung durch Siemens zügig und problemlos. „Die Zusammenarbeit mit den Spezialisten aller Fachbereiche war ausgezeichnet“, sagt Helmut Hembach, Geschäftsführer Vertrieb bei Hagel Automation. „Wie bei uns im Haus waren die Entscheidungswege kurz und direkt“.


Innovieren mit Press Line Simulation

Die positiven Erfahrungen flossen bereits in Transfer-Folgeprojekte ein und haben das Unternehmen motiviert, an einem neuentwickelten Linear-Feeder Simotion und Sinamics einzusetzen. Hagel sammelt erste Erfahrung mit der Simulation des Pressen-Handlings anhand des Software-Pakets „Press Line Simulation“ (PLS) von Siemens.

Aus der langen Zusammenarbeit mit einem deutschen Hersteller hat Hagel umfassende Erfahrung in der Pressenkonstruktion und mit der Integration von Handling und Presse das nötige Know-how. Vereinfacht wird diese Integration auch dank der Durchgängigkeit des Siemens-Produktportfolios. Langwierige Schnittstellenanpassungen und damit verbundene Fehler sind von Haus aus minimiert. „Wir sehen klare Vorteile darin, aufeinander abgestimmte Komponenten aus einer Hand einzusetzen, im Idealfall an Servopresse, Transfer und Feeder“, sagt Martin Hagel, Geschäftsführer im Bereich Konstruktion und Entwicklung. Dies vereinfache auch die Simulation und in Folge die Abstimmung und Verifikation des komplexen Zusammenspiels, ferner Risiken minimieren helfe und Entwicklungen beschleunige. 3D-Simulation hilft, komplexe Abläufe plastisch darzustellen und schneller zu vermitteln.


Offenheit macht flexibel

Wichtig sei dabei, die zugrunde liegenden Modelle selbst erstellen und verändern zu können, also nicht auf Dritte angewiesen zu sein, betont Martin Hagel. Das PLS-System bietet diese Offenheit und ermöglicht die direkte Übernahme und Verarbeitung vieler Datenformate. Die daraus generierten Datenmodelle lassen sich einfach verändern und an unterschiedliche Fälle anpassen. So können Transfersystem, Feeder und Servobremse mit geringem Aufwand individualisiert und optimiert werden, lange vor dem ersten realen Pressenhub. Mittlerweile ist auch der Kurvengenerator zum Erstellen optimierter Stößelprofile für Servopressen mit Simotion Bestandteil des Simulationssystems. Dieser berücksichtigt auch die Transferbewegungen und ermöglicht schon in frühen Entwicklungsphasen präzise Aussagen zu der später möglichen Hubzahl und Ausbringung eines Servopressen-Systems.


Pressenautomatisierer Hagel …

… entwickelt seit 2002 kunden- und anwendungsspezifische Transfersysteme und Pressenperipherie für die Umformtechnik. Die Technik basiert auf 50 Jahren Erfahrung, Entwicklung und Konstruktion von Umformpressen und darauf abgestimmter Automation. Hagel-Systeme sind konzipiert für hohe Produktionshubzahlen. Die Steifigkeit der teils patentierten Antriebskonzepte sichert das präzise und schnelle Bewegen auch großer Massen. Hagel bietet Beratung, Simulation, FEM-Analyse, Berechnung, Konstruktion, Programmierung, Inbetriebnahme, Dokumentation und Schulung.

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