Die korrekte Anwendung von Freigängigkeitskurven gehörte im Zeitalter von mechanischen, z.B. kurvenscheibengesteuerten Transfersystemen zum Repertoir eines versierten Transferwerkzeugkonstrukteurs. Aufgrund der sehr eingeschränkten Einstellbarkeit der Transferwege und insbesondere des Transfertimings mussten Werkzeuge auf die Freigängigkeitsverhältnisse der Anlage getrimmt werden. Fehler beim Umgang mit Freigängigkeitskurven resultierten in Kollision und konnten dann oft nur durch Fräsen der Werkzeuge oder durch Wechsel der Anlage umgangen werden.
Im Zeitalter hochflexibler, frei programmierbarer 3-Achs Transfersysteme und insbesondere auch durch die
Servopressentechnologie gerät die Frage, ob ein Werkzeug kollisionsbedingt für eine Anlage geeignet ist oder nicht in den Hintergrund. Denn Freigängigkeit kann zumeist durch die korrekte Anlageneinstellung geschaffen werden. Dies geschieht jedoch auf Kosten der erzielbaren Hubzahl! Konkret bedeutet dies immer wenn zu Gunsten der Freigängigkeit die Kurven verändert werden müssen, automatisch auch auf Ausbringung verzichtet werden muss. Mit anderen Worten, wenn die Werkzeuggeometrie freigängigkeitsoptimiert wäre, könnten weitaus höhere Hubzahlen erreicht oder der gesamte Transferprozess schwingungsärmer und anlagenschonend ausgeführt werden!
Dabei ist die korrekte Anwendung von Freigängigkeitskurven kein Hexenwerk. Prinzipiell gilt, Durchlaufplanung ist ein begleitender Prozess der Werkzeugkonstruktion.
Dies sind die vier prinzipiellen Phasen:
1. Erstellung von Freigängigkeitskurven auf Basis der Methode:
In diesem Stadium der Werkzeugkonstruktionen sind noch nahezu alle Freiheitsgrade unbestimmt.
Dies ist die Lösung des alten „Henne-Ei-Problems“ der Werkzeugkonstruktion.
Damit besteht die Möglichkeit Freigängigkeitskurven maximal auf die Bauteilgeometrie abzustimmen. Aus der Bauteilhöhe & -form können mittels Annahmen und Faustformeln Freigängigkeitskurven abgeleitet werden. Zu diesem Zeitpunkt können auch noch Überlegungen zu der Position von Führungen angestellt werden. Oft besteht hier die Möglichkeit Führungen zwischen oder außerhalb der Stufen zu platzieren.
Mit Erstellung dieser Vorab-Kurven als Grundlage der Konstruktion ist auch eine konkrete, anlagenspezifische Hubzahlabschätzung möglich – geeignete Software-Tools vorausgesetzt.
2. Durchlaufplanung beginnt mit Konstruktion der Greifer/ Schaufel
Viele Werkzeugkonstruktionen scheitern mit diesem Schritt. Die Transferautomation, also die Gestaltung und Auswahl von Greifereinrichtungen ist entscheidend und sollte direkt nach der Methodenplanung, in Symbiose mit dem 1. Schritt erfolgen. Eher prinzipieller Natur ist die Entscheidung, ob aktive/ pneumatische Greifer oder Schaufeln verwendet werden sollen. Davon hängt zum Einen Gestaltung der Freigängigkeitskurven ab und zum Anderen müssen die im 1. Schritt erstellten Kurven an diesen Geometrien angelegt werden.
Ohne diesen Schritt machen die Kurven auch keinen Sinn, denn es gibt keine Anlegemöglichkeiten.
3. Anwendung & Anlegen der Freigängigkeitskurven
Es gibt unterschiedliche Arten von Freigängigkeitskurven. Nach wie vor sieht man oft 2D Kurven für die einzelnen Ebenen. Es gibt jedoch auch richtige 3D Kurven, womit nicht nur jede Menge Zeit gespart werden, sondern insbesondere eindeutiger auf Kollisionen geschlossen werden kann. Dadurch sind 3D Freigängigkeitskurven eine deutliche Arbeitserleichterung und sind klar zu bevorzugen.
In beiden Fällen sind die Kurven in der UT-Position mit einem Anlegemarker versehen. Hierzu müssen die Werkzeuge sowie das Tooling zur Greiferschiene hin in UT-Stellung gezeichnet werden. Dies ist die Anlegestellung. Wichtig ist bei 3D Kurven, die Greifer und die Greiferschiene an diese Position zu verschieben!
Nun folgt einer der entscheidenden Schritte: Die Freigängigkeitskurven müssen u.U. an mehreren Punkten angelegt werden. Dies erfordert eine gewisse Erfahrung bzw. Vorstellungsvermögen, da die kritischen und kollisionsgefährdeten Punkte nicht immer offensichtlich sind.
Zu den theoretischen, maschinenbasierten Freigängigkeitskurven sollte zudem durch einen Offset zu der ursprünglichen Kurve, ein Sicherheitsabstand beachtet werden.
4. Erkennen von Kollisionen
Nach dem 3. Schritt erfolgt der Start der Werkzeug-Solid Konstruktion. Durch z.B. ein-/ausblenden der Freigängigkeitskurven des Durchlaufplans kann der Konstrukteur den Verfahrraum der Transferautomatisierung erkennen. In diesen Bereichen dürfen keine Werkzeugelemente positioniert werden.
Demzufolge ist eine Überschneidung zwischen einer Freigängigkeitskurve gleichbedeutend mit einer Kollision. Im Vorfeld hierzu sollte – insbesondere im Rahmen einer Konstruktionsabnahme – die Plausibilität der angelegten Kurven geprüft werden. Anschließend können mögliche Kollisionsbereiche identifiziert werden.
Hierbei sollten sich besonders Entscheider von der Frage: „Wo ist der geringste Abstand zwischen Freigängigkeitskurve und Werkzeug“ leiten lassen, um die kritische Stelle zu identifizieren. Dies ist dann auch die für die Hubzahl maßgebende Kontur!
Eine in die Werkzeugkonstruktion integrierte Durchlaufplanung hilft Ihnen dabei Konstruktionszeiten zu reduzieren, Fehler rechtzeitig zu erkennen und gegensteuern zu können. Maßgeblich jedoch ist, dass Werkzeuge „maßgeschneidert“ zum Transferprozess werden und somit ein Maximum an Ausbringung und Produktivität ermöglichen.
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Inhalte:
- Grundlagen & Hintergründe von Freigängigkeitskurven
- Vorgehensweise in der Erstellung oder in der Vorgabe von Freigängigkeitskurven
- Durchlaufplanung und Kollisionsuntersuchung: Umgang mit Freigängigkeitskurven
- Praxisbeispiel Erstellen von Freigängigkeitskurven und Anlegen von Kurven
Facts:
Zielgruppe:
Werkzeugkonstrukteur*innen, -planer*innen, -betreuer*innen
Ort:
Bei Ihnen vor Ort
Dauer:
1-1,5 Tage
Empfohlene Teilnehmerzahl:
4-8 Personen
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