Auf die richtige Einstellung kommt es an!

Mehr sehen. Mehr verstehen. Mehr produzieren.

(PresseBox) (Erkrath, ) 40% der rund 1.300 deutschen Autozulieferer – Unternehmen produzieren schon in Osteuropa. Insbesondere die Arbeitskosten Richtung Osten sind auch für Mittelständler weit mehr als eine Versuchung. Es ist aber schon jetzt absehbar, dass auch in den neuen EU – Ländern die Lohnkosten mittelfristig anziehen werden. So sind etwa allein in Polen die Arbeitslöhne in den letzten fünf Jahren bereits um zwei Drittel gestiegen.
Um den Auswirkungen dieses Kostentrends entgegenzuwirken und auch den deutschen Arbeitsmarkt wieder konkurrenzfähiger zu machen, sind jetzt intelligente Strategien gefragt. Technische Innovationen bieten dabei ein enormes Potential.
Dieses gilt, wie dieser Bericht zeigt, auch für den vorhandenen Maschinenpark.

Messen statt Intuition

Viele Maschinen sind wegen fehlender Messmittel nicht optimal eingestellt. Dadurch kann es schnell zu einer unnötigen Belastung von Werkzeug und Maschine kommen.
Um dieses zu vermeiden arbeiten viele Werker mit, unter den gegebenen Umständen, gerechtfertigter Vorsicht und lassen die Maschinen mit „angezogener Handbremse“ laufen. Er verlässt sich auf seine Intuition. Die Kombination aus Fachpersonal und der Visualisierung der Maschineneinstellung durch eine Einstellhilfe ist die Voraussetzung für eine Produktionssteigerung von 30% und mehr und das ohne zusätzliche Personalkosten.

Unsymmetrisches Stanzen

Das Werkzeug setzt nicht synchron auf dem Block auf und der Stanzvorgang benötigt mehr Kraft für den Arbeitsvorgang als tatsächlich erforderlich ist. Setzt das Werkzeug auf der einen Seite schon auf, muss man die Fehlstellung auf der anderen Seite mit mehr Stanzkraft ausgleichen. Ansonsten würde das Stanzteil nicht komplett ausgestanzt.
Diese falsche Belastung erhöht die Abnutzung des Werkzeuges und fordert für den Stanzvorgang viel mehr Kraft und entsprechend mehr Energie als notwendig.
Setzt das Werkzeug unsymmetrisch auf, geht diese Kraft auf die Pleuellager sowie auf die Stößelführung und die Maschine ist unnötig starken Belastungen ausgesetzt.

Die Stößeleinstellung

Ist der Stößel einer Stanze auf die herkömmliche Art eingestellt, kann das Werkzeug nach der Anlaufphase unbemerkt auf die Stoppblöcke aufsetzen und auch hierbei wird die Maschine unnötig belastet. Bei dem Einrichten durch Tippen ist die Dynamik, die im anschließenden Fertigungsprozess aufkommt, nicht berücksichtigt. Hier stößt das über Jahrzehnte bewährte Stück Papier zur Einstellung durch Tippen an seine Leistungsgrenze und beginnt der Nutzen durch elektronische Messmittel.

So verbessern Sie die Einstellung der Maschine und schonen Werkzeug und Maschine

Für diese Probleme hat Brankamp eigens die spezielle Einstellhilfe EasyVision entwickelt. Mit dieser neuen Möglichkeit
der Visualisierung der Kraftkurve beim Stanzen kann der Werker direkt sehen, wie seine Stanze eingestellt ist und das Optimierungspotential erkennen.
Er justiert das Werkzeug nach, korrigiert die Eintauchtiefe des Werkzeuges über die Stößelverstellung und beobachtet die Veränderung der Kurven.
Dadurch werden Maschine und Werkzeug geschont.
Er muss sich also nicht mehr alleine auf seine Intuition verlassen, sondern kann die Maschinen anhand von messbaren Größen und Fakten optimal einstellen.

Woher kommen die notwendigen Informationen ?

Die auf dem Monitor der Einstellhilfe sichtbare Kraftkurve ist die Darstellung der aufgearbeiteten Kraftsignale, welche über Kraftmesssensoren am Maschinenständer aufgenommen werden. Diese Signale werden an die Einstellhilfe weitergeleitet und dort bis hin zu der Kurvendarstellung verarbeitet und ausgewertet.

Plazierung der Sensoren

Für die Festlegung, ob die Sensorinstallation im Werkzeug oder im Maschinenständer erfolgen soll, ist maßgebend, welche Aussagefähgigkeit erreicht werden soll.
Für die Einstellhilfe ist die Sensorplazierung im Rahmen von großem Nutzen.
Die Plazierung der Sensoren im Maschinenständer hat die Vorteile, dass die Kraftsignale Werkzeug unabhängig sind und so eine kräftemäßig günstige Zuordnung von Werkzeug und Maschine ermöglicht wird.
Ein weiterer Vorteil für die Sensorzuordnung zum Maschinengestell ist auch die – in der Regel - freie Zugänglichkeit. Das ermöglicht eine leichte Nachrüstbarkeit, da die Sensoren einfach über kleine Bohrungen ins Gestell eingebracht werden.

Die Aussagekraft der Kraftkurve

Der Gesamtkraftverlauf im Maschinengestell setzt sich aus überlagerten Kräften der einzelnen Stationen und der Maschine zusammen. Daraus wird deutlich, dass die einzelnen Stationen je nach den vorgenommenen Formgebungsaufgaben sehr unterschiedlich in der Gesamtkraft zum Ausdruck kommen.

Manche Stationen tragen einen erheblichen Anteil zur Gesamtkraft bei, andere sind nicht mehr erkennbar. Da für die praktische Beobachtung des Prozesses bei produzierender Maschine die Gesamtkraft zur Verfügung steht, ist für die Sensorstelle „Maschinengestell“ zu folgern, dass verfahrensbedingt summarische Informationen über den Prozeßverlauf im Werkzeug gewonnen werden.

Trotz des generell summarischen Aussagewertes bietet sich jedoch durch Differenzierung der Sensorstelle die Möglichkeit, einen differenzierten Informationsinhalt zu erhalten und zu nutzen. So ist für die Nick-Bewegungen des Maschinenstößels maßgebend, wie die Werkzeugkräfte über die Stößelfläche verteilt sind. Das Bemühen geht daher dahin, das Werkzeug möglichst so in der Maschine anzuordnen, dass der Kraftschwerpunkt zentrisch auf die Maschine wirkt. Eine Kontrolle erzielt man dadurch, dass die verschiedenen Säulen (z.B. Einlauf- und Auslaufseite) mit Sensoren bestückt werden, so dass die Kraftverteilung im Maschinengestell beobachtet werden kann.

Die wichtigste Erkenntnis für den Werker ist aber die Visualisierung des Kraftverlaufs bei einer Hubzahlerhöhung.

Bei 100 Hub/min zeigt sich der typische Schneidkraftverlauf. Demgegenüber verdoppeln sich die Kräfte bei 650 Hub/min und der gesamte Kraftverlauf ist mit erheblichen Kraftschwankungen überlagert. (Bild 5) Bei dieser Hubzahl würde es zu Schäden an der Maschine kommen.

So erhöhen Sie Ihre Ausbringung

Ohne den Einsatz von Messmitteln kann eine Hubzahlerhöhung schwere Folgen für Maschine und Produktion haben. Die Werkzeugstandzeit verringert sich erheblich und es besteht die ständige Gefahr eines Werkzeugbruchs oder eines gravierenden Maschinenschadens.
Das Brankamp-System verhindert solche Schäden an Stanzen, weil es jegliche Veränderung anzeigt und so ein sofortiges Eingreifen des Werkers ermöglicht. Die Hubzahl kann gefahrlos erhöht und die Produktion um bis zu 30% und mehr gesteigert werden. Mit der Einstellhilfe wird es dem Werker ermöglicht, unter Beobachtung der Kraftkurve schrittweise die Hubzahl so lange zu erhöhen, bis die optimale Produktionsmenge erreicht wird, ohne dabei die Maschine unnötig zu belasten.

Maschinenschutz

Im günstigsten Fall, wie bei der Einstellhilfe EasyVision, werden die ermittelten Kräfte gleichzeitig als Maschinenschutz genutzt. Der Werker erkennt an den Prozesskraftverläufen, welche Maximalkraft für den Fertigungsprozess benötigt wird und legt einen Grenzwert fest, bei dessen Überschreitung die Maschine automatisch abgeschaltet werden soll. So wird die Gefahr einer Maschinenüberlastung aufgehoben.

Weitere Nutzen durch die Einrichthilfe

Weitere Vorteile der Einstellhilfe sind, neben der Optimierung der Geräteeinstellung, eine Verkürzung der Anlaufphase und der Umrüstung. Lange und kostenintensive Ausfallzeiten der Stanze, die bei einer intuitiven Geräteoptimierung anfallen, können so auf ein Minimum reduziert werden.Bei Bedarf ist die Messung durch Kalibrierung auf die Maschinennennlast abgestimmt.

Erhebliche Reduzierung der Stückkosten

Umrüst- und Anlaufzeiten, Werkzeug- und Maschinenverschleiß, Energieverbrauch, Maschinenreparaturen und als wichtigster Punkt die Fertigungsmenge finden sich direkt oder indirekt in jeder Preiskalkulation wieder und sind somit auch Bestandteil der Diskussion um zu hohe Stückkosten. Mit Hilfe von Easy Vision können diese Faktoren positiv beeinflusst und die Stückkosten gesenkt werden.Es ist höchste Zeit die Probleme der Gegenwart zu erkennen und sich zukunftsorientiert für technische Innovationen zu öffnen.

Dr.-Ing. K. Brankamp System Prozessautomation GmbH

Prof. Dr.-Ing. Klaus Brankamp ist Gründer und Geschäftsführer der BRANKAMP System Prozessautomation GmbH. Das Unternehmen aus Erkrath bei Düsseldorf ist Pionier und Weltmarktführer für ProcessMonitoring-Systeme. An Fertigungsstätten rund um den Globus sind cirka 50.000 BRANKAMP-Anwendungen im Einsatz. Prof. Dr.-Ing. Klaus Brankamp lehrt zudem an der RWTH Aachen im Fachgebiet „Planung und Entwicklung neuer Produkte“ und ist Autor zahlreicher Fachbücher.

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