Robotgestütztes Abkantpressen: Grundlagenanalyse und Anwendung

Das Biegen von Blechen ist eine weit verbreitete und gefährliche Arbeit. Daher sind die Marktperspektiven für das robotergestützte Abkantbiegen sehr optimistisch, und es gibt bereits viele erfolgreiche Erfahrungen.
Gegenwärtig sind 40 % bis 50 % der Abkantpressen in Blechverarbeitungswerkstätten auf dem europäischen und amerikanischen Markt mit robotergestützten automatischen Biegesystemen ausgestattet, während die Biegeautomatisierung in China gerade erst begonnen hat. In den nächsten 10 Jahren wird der Bedarf an Biegerobotern weltweit linear ansteigen.

Die numerisch gesteuerte flexible Blechbiegezelle mit dem Roboter als Kernausführungsteil ist eine hochautomatisierte Gerätekombination, die die Vorteile hoher Effizienz, hoher Qualität und hoher Flexibilität bietet.

In der flexiblen Biegezelle kann die Auswahl der geeigneten Komponentenkombination eine bessere Unterstützung zur Verbesserung der Biegeeffizienz und Flexibilität bieten. Die Biegegenauigkeit hängt von der Genauigkeit der Abkantpresse, der Positioniergenauigkeit des Roboters und der koordinierten Steuerung von Roboter und Abkantpresse ab. Die Schwierigkeit der koordinierten Steuerung liegt in der Geschwindigkeitsanpassung zwischen Roboter und Abkantpresse sowie in der vom Roboter unterstützten Bewegungsbahn des Werkstücks. Ein schlechtes Nachfolgeverhalten beeinträchtigt den Biegewinkel und die Ebenheit der Blechoberfläche erheblich und mindert so die Qualität des Endprodukts.

Zusammensetzung des robotergestützten Abkantbiegens

Die Standard-Abkantbiegezelle nutzt Roboter und Abkantpressen als Kernstück; Greifer, Ladetisch, Entladetisch, Positioniertisch, Wenderahmen, Handwechselvorrichtung und verschiedene Erkennungssensoren sind Hilfskomponenten.

Der Greifer ist die Hand des Roboters, die den Menschen ersetzt und das Werkstück aufnimmt und ablegt. Der Greifer eines Biegeroboters besteht in der Regel aus mehreren Saugern, die auf einem Metallrahmen montiert sind.

Die Be- und Entladeplattformen verwenden in der Regel Stapelpaletten, einige nutzen Förderbänder oder Rollen zum Transport von Rohmaterialien und zum Transfer von Fertigprodukten. Ölige Bleche neigen zum Verkleben, was dazu führen kann, dass mehrere Bleche gleichzeitig aufgenommen werden. Eine Trennvorrichtung (z. B. ein Magnetseparator) und Erkennungssensoren können neben dem Ladetisch installiert werden, um sicherzustellen, dass das Blech als Einzelblatt erfasst wird. Der Positioniertisch ist eine geneigte Plattform mit Flanschen, auf der mikrokonvexe Kugeln verteilt sind. Der Roboter überträgt das Stahlblech auf den Positioniertisch, und die Platte gleitet durch die Schwerkraft frei zur Anschlagkante. Da die Position des Positioniertisches und der Anschlagkante fixiert sind, ist die Position von Platte und Greifer bei der erneuten Aufnahme durch den Roboter relativ genau fixiert, was eine Referenz für das nächste Biegen darstellt.

Der Wenderahmen ist ein fester Rahmen der Greifvorrichtung. Wenn der Roboter die Position zum Aufnehmen des Werkstücks ändern muss, kann das Werkstück auf dem Wenderahmen abgelegt werden, um es zu fixieren, und der Roboter kann das Werkstück an der neuen Position erneut greifen. In speziellen Fällen können auch die Matrizen der Abkantpresse verwendet werden, um das Werkstück festzuklemmen und die Griffposition zu ändern.

Arbeitsprozess der robotergestützten Biegezelle

Die Arbeit der Biegezelle ist in sechs Prozesse unterteilt, darunter:

• Zuführung
• Entnahme
• Ausrichtung
• Wenden
• Biegen
• Palettierung
• Workflow der Biegezelle

(1) Zuführung

Der gesamte Stapel der zu bearbeitenden Bleche wird manuell auf den Zuführtisch gelegt. Ein Blecherkennungsschalter ist am Zuführtisch installiert, um zu verhindern, dass der Roboter nach der Bearbeitung aller Bleche nach dem Tray greift.

(2) Entnahme

Der Roboter bewegt sich zur Position des Ladetisches und erkennt die Höhe der Platte durch einen am Greifer installierten Ultraschallsensor. Entsprechend der Erkennungsdaten fährt er automatisch an die entsprechende Position, um das Blech zu greifen. Nachdem das Blech ergriffen wurde, wird die Dicke des Blechs durch das Dickenmessgerät gemessen, um zu vermeiden, dass mehrere Bleche gleichzeitig gegriffen werden, was zu Verarbeitungsfehlern führen würde. Nach bestandener Dickenmessung erfolgt die Vorbereitung zur Ausrichtung.

(3) Ausrichtung

Der Roboter fährt zur Position des Positioniertisches und legt das Blech zur präzisen Positionierung auf den Tisch. Nach der Positionierung greift er das Blech erneut und bereitet das Biegen vor.

(4) Wenden

Je nach Prozessanforderung wird entschieden, ob ein Wenderahmen benötigt wird. Falls erforderlich, bewegt sich der Roboter zur Position des Wenderahmens und legt das Blech dort ab; der Roboter lässt das Blech los und bewegt sich zur anderen Seite des Blechs, um es erneut zu greifen.

(5) Biegen

Der Roboter bewegt sich zur Position der Abkantpresse, legt das Blech flach auf die Untermatrize und positioniert es mithilfe des hinteren Fingersenors der Abkantpresse genau. Nach Abschluss der Positionierung sendet der Roboter ein Biegesignal an die Abkantpresse und arbeitet mit dieser zusammen, um den Biegevorgang abzuschließen. Es wird entschieden, ob erneut gebogen werden muss, um konsekutives Biegen durchzuführen.

Die technische Schwierigkeit beim Biegen liegt im Zusammenwirken von Roboter und Biegemaschine, dem sogenannten Biege-Following. Wenn der Roboter das Blech während des Biegens greift oder stützt, verformt sich das Blech. Der Roboter muss dem Blech in einer Kreisbewegung gemäß einem spezifischen Trajektorienalgorithmus folgen und dabei stets eine relativ feste Position zum Blech beibehalten.

(6) Palettierung

Der Roboter fährt zur Position des Entladetisches. Aufgrund der unterschiedlichen Formgebung der Werkstücke gibt es verschiedene Palettiervorgänge, wie z. B. konventionelle Matrixpalettierung, ein- und doppelschichtige Kreuzpalettierung, positive und negative Verklammerungspalettierung usw.

Technische Eckpunkte der robotergestützten Abkantbiegezelle

Gegenwärtig benötigt sowohl der universelle Standard-Sechsachsbrenner als auch ein für den Biegeprozess optimierter Roboter die Unterstützung des Biege-Following-Algorithmus; es ist selten, dass ohne Nachführung gebogen wird. Wenn kein guter Nachfolgeeffekt vorhanden ist, wird der Greifer das Werkstück aufgrund der schlechten Trajektorie ziehen, was zu Blechfalten führt und die Formqualität beeinträchtigt.

Die Erstellung eines genauen Bewegungsmodells für das Biegen und Nachführen des Roboters hilft dabei, einen guten Trajektorienalgorithmus zu entwickeln und so exzellente Nachfolgeeffekte zu erzielen.

Dies ist ein schematisches Diagramm eines Biegevorgangs, auf dessen Grundlage ein mathematisches Modell des Biege-Followings erstellt wurde.

Jeder Parameter im obigen Bild wird ausgedrückt als:

1) Radius des Oberstempels: R, Einheit: mm;
2) Radius der Untermatrize: r, Einheit: mm;
3) Matrizenöffnung: V, Einheit: mm;
4) Winkel der Untermatrize: ∟ b, Einheit: ° ;
5) Werkstückdicke: T, Einheit: mm;
6) Abstand von der neutralen Faser zur Oberseite des Werkstücks: λ, Einheit: mm;
7) Biegewinkel des Werkstücks: ∟ a, Einheit: ° ;
8) Betrag des Absinkens des Pressbalkens ab dem Klemmpunkt: S, Einheit: mm.

Die Beziehung zwischen dem Biegewinkel und dem Betrag des Absinkens beim Biegen, berechnet nach dem mathematischen Modell, ist:

Basierend auf den mechanischen Parametern in der folgenden Tabelle kann die Formel für die Beziehung zwischen Biegewinkel und Absinkbetrag verwendet werden, um die Trajektorienkurve der Verschiebungsänderung des Biegewinkels von 180 ° bis 10 ° in X- und Z-Richtung zu erhalten.

Abschließende Gedanken

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Blechfertigung hat das Roboterbiegen immer breitere Anwendungsperspektiven.
Im Vergleich zur Entwicklung spezieller Biegeroboter sind die Entwicklungskosten für einen Biege-Follow-Modellalgorithmus, der für allgemeine Sechsachsroboter geeignet ist, geringer.
Durch die Zusammenarbeit der meisten exzellenten Robotermarken und anderer Hilfshardware in der Branche können Roboterbiegeanwendungen schnell vorangetrieben werden.

Quelle: https://www.machinemfg.com/

IMA-Informationen

Die heutigen Trends in der Entwicklung und Herstellung automatischer robotergestützter Biegezellen sind der Firma Euromac nicht entgangen, die sich bereits als zuverlässiger Hersteller von Abkantpressen für das Blechbiegen verschiedener Tonnagen und Größen bewährt hat. Unser Katalog umfasst die Euromac FX Bend Cell, die verschiedene bereits eingerichtete Produktionsprogramme für die gängigsten Arbeiten bietet. Die parametrierten Programme umgehen die Anlernphase und ermöglichen Zeitersparnis durch die Nutzung des Bedienfelds der Maschine.