Präzisionssteuerung für Stanzmaschine

Aufgabe:
Motorisierung und Steuerung der Achsen einer 3-Tonnen-Presse, die mikromechanische Teile für die Uhrenindustrie, Mikromechanik, Mechatronik, Elektrotechnik und Elektronik stanzt. Traditionell erfolgen diese Bearbeitungsprozesse hydraulisch oder mechanisch.

Lösung:
Interaktive Motorisierung, numerische Steuerung und Überwachung sämtlicher Funktionen der Presse mithilfe von Motoren und einer CNC von FANUC. Der Stanzvorgang wird trotz einer Vielzahl von Variablen absolut präzise gesteuert.

Ergebnis:
Die Presse G3 von Greub revolutioniert den Markt der Präzisionswerkzeuge zum Schneiden und Stanzen. Möglich sind nun einfache und damit preiswertere Werkzeuge für kleinere und mittlere Produktionsläufe, die besser auf die spezifischen Produkte der jeweiligen Märkte zugeschnitten sind.

Das Ausstanzen mikromechanischer Teile erfolgt bei modernen Werkzeugen zumeist hydraulisch oder mechanisch. Die Motorisierung der Achsen und deren Steuerung durch eine CNC macht diese Technologie fit für die Industrie 4.0. Der Schweizer Hersteller und Modernisierer von Werkzeugmaschinen Greub arbeitet mit dem weltweit führenden CNC-Anbieter zusammen und stellt damit sein Bewusstsein für das technologische Potenzial unter Beweis.

Hersteller aus der Uhrenindustrie, Mikromechanik, Mechatronik, Elektrotechnik und Elektronik benötigen kleine, dünne Bauteile gleichermaßen in kleinen, mittleren und großen Stückzahlen. Diese Bauteile werden extrem schnell (bis zu 300 Schnitte pro Minute) aus Stahlblechrollen mit einer Dicke von weniger als 1 mm gestanzt. Der Firmeneigentümer François Maxime Greub verfügt über große Erfahrungen bei der Modernisierung von Werkzeugmaschinen und folgt damit einer langen Familientradition, die auf die Gründung der Greub Machines SA durch seinen Großvater Jean zurückgeht. Schon früh interessierte der heutige Unternehmenschef sich für die Möglichkeiten einer Digitalisierung solcher Bearbeitungsprozesse, weswegen er vor einigen Jahren kleine 3-Tonnen-Pressen mit einem Motorantrieb und einer digitalen Steuerung ausstattete. Mit hilfreicher Unterstützung von FANUC. Diese perfekte Integration eröffnet den Weg zur vierten industriellen Revolution, der Implementierung der Industrie 4.0. 

Absolute Kontrolle über Bearbeitungsprozesse

Eine moderne Presse muss innerhalb mehrerer zentraler Betriebsparameter arbeiten: die Absenkung des Gleiters bei einer bestimmten Länge und möglichen Anpassung des oberen und unteren Totpunktes (TDC und BDC); die Schlaggeschwindigkeit in Werkzeughübe pro Minute; die Geschwindigkeit und Vorschubrate des Stahlblechrollenvorschubs. Ausschussteile und/oder Werkstücke können durch die Matrize ausgeworfen oder erneut in die Werkstückzufuhr eingebracht werden, um sie erneut zu bearbeiten oder anschließend zu überspritzen. Der Matrizensatz und die abschließende Neuzentrierung des Bandes entscheiden über die Positionspräzision von Stempeln und Matrizen. All diese Faktoren sind abhängig von der Qualität des Werkzeugs sowie der Anpassung des Pressdrucks an die Materialstärke und den zu schneidenden Werkstückrand bzw. die zu stanzende Werkstückfläche. François Maxime Greub und der unabhängige FANUC Systemintegrator Thierry Maître hatten die geniale Idee, alle Funktionen der Presse einschließlich der mechanischen Komponenten interaktiv zu motorisieren, numerisch zu steuern und zu überwachen. Entsprechend wird der Gleiter abgesenkt und der obere und untere Totpunkt von einem FANUC DiS-Drehmomentmotor und dessen Geber überwacht und ein Planetenrollengewindetrieb mit einer Presskraft von 3 Tonnen kontrolliert betätigt. Gleichzeitig wird der Bandvorschub für die Stahlblechrolle von einem Linearmotor gesteuert. Zwei motorgetriebene Wickler, die sich auf beiden Seiten der Maschine befinden, rollen das Band ab, wobei die Vorschubrate optoelektronisch überwacht wird. Sechs FANUC Absolutwertmotoren übernehmen die numerische Steuerung der Schutztür. Und eine FANUC Power Motion i-A-CNC ist für die Programmierung und Steuerung des Antriebssystems zuständig. „Alle Funktionen der Maschine lassen sich über die Bedienoberfläche der FANUC CNC ganz einfach steuern und programmieren“, erläutert Thierry Maître.

Neue Flexibilität für Entwicklungsfreiheit

CNC-Pressen sind nicht neu. Jedoch revolutioniert die Presse G3 von Greub den Markt der Präzisionswerkzeuge zum Schneiden und Stanzen. Möglich sind nun einfache und damit preiswertere Werkzeug für kleinere und mittlere Produktionsläufe, die besser auf die spezifischen Produkte der jeweiligen Märkte zugeschnitten sind. Bei modernen Maschinen können beispielsweise Standardmodule zur Montage wechselbarer Stempel und Matrizen problemlos in Matrizensätze integriert werden. Unterstützt von einem optischen oder Laserscanner steuert die numerische Steuerung von FANUC mit höchster Präzision die Bandzufuhr. Ebenso lassen sich der Absenkwert, die Annäherungs- und Bearbeitungsgeschwindigkeit sowie die Eindringtiefe bis auf zwei Dezimalstellen genau steuern. Auch das Verhältnis zwischen Schlaggeschwindigkeit, Materialdicke und Bandvorschubrate ist vollständig programmierbar. Die Sicherheitsfunktionen berücksichtigen automatisch den Betriebszustand der Presse. Dies sorgt für jederzeit höchste Bedienersicherheit. Die Bedienerfreundlichkeit der FANUC Steuerung und die vielfältigen Fähigkeiten zur Funktionsintegration (Unterstützung von Touchscreen, vier Kanälen und 24 Achsen) lassen Entwicklern viel Raum für neue Ideen. Hersteller aus der Uhrenindustrie, Mikromechanik und Mechatronik können Kleinserien mit höchster Wiederholgenauigkeit zu den niedrigen Kosten einer Massenproduktion fertigen. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten.

Der Zeit voraus?

Die Greub Machines SA ist mit ihrem Partner FANUC und dem Systemintegrator Thierry Maître offensichtlich ihrer Zeit voraus. Bisher blieb der 2013 eingeführten Presse G3 nämlich der ganz große Erfolg versagt. Das wachsende Interesse an einer numerischen Integration von Maschinen vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 mag dies ändern. Letztendlich entscheiden der Markt und zukünftige Maschineneinrichter. Numerische Steuerungen sind in allen Bereichen der Fertigung auf dem Vormarsch, da Hersteller mechanische Bauteile immer preiswerter produzieren müssen – und dies selbst bei steigenden Präzisionsanforderungen und kleineren Stückzahlen. FANUC bietet die erforderliche Steuerungstechnik, Hardware und Software, damit Unternehmen diese Herausforderung meistern können. Das 50 Mitarbeiter starke Team in der Schweiz nimmt sich dieser Aufgabe jeden Tag aufs Neue mit großem Engagement an.