EN
Kann eine automatische Drahtbiegemaschine mit automatischen Zuführgeräten kombiniert werden?
Eine Fabrik für Hardware-Komponenten in Dongguan, die monatlich 60.000 Drahtregalhalterungen produziert, betrieb drei automatische Drahtbiegemaschine einheiten, wobei jeweils ein Operator manuell nachlud: Alle 25 bis 35 Minuten hob er Drahtrollen mit einem Gewicht von 40 kg von Paletten auf einen passiven Spulenträger, sobald jeweils eine Rolle verbraucht war. Die Fabrik beschäftigte drei Drahtbiegemaschinen-Operatoren sowie zwei Materialhandler. Bei der Integration motorisierter Abwickler mit Pufferstationen und Förderbandentladung an jeder automatische Drahtbiegemaschine , wurde das Personal für die Materialhandhabung von zwei auf null reduziert, und ein Biegemaschinenbediener konnte stattdessen drei Maschinen statt nur einer überwachen. Die integrierte Anlage – bestehend aus Abwickler, der gerades Drahtmaterial in die Biegemaschine zuführt, welche die fertigen Halterungen direkt auf ein Förderband entlädt, das zu einem Sammelbehälter führt – verarbeitete 90 Halterungen pro Minute über drei Maschinen mit nur einem Bediener. Die monatliche Ausbringung stieg bei derselben Dreimaschinenanlage von 60.000 auf 94.000 Halterungen, bei gleichzeitig nur einem Drittel des ursprünglichen Personalaufwands.
Ein automatische Drahtbiegemaschine kann mit automatischen Zuführgeräten kombiniert werden; eine vollständige Integration – bestehend aus Abwickler, Glätter, Biegemaschine und Ablaufförderer als koordiniertes System – ist die Standardkonfiguration für Produktionsmengen ab etwa 15.000 Stück pro Monat und Maschine.
Die Komponenten eines integrierten Zuführsystems
Die erste Komponente ist die motorische Abwickelvorrichtung. Ein passiver Spulenträger ermöglicht es der Drahtspule, sich frei zu drehen, während die Biegemaschine den Draht durch ihre Zuführrollen zieht. Das Problem bei passivem Abwickeln ist eine ungleichmäßige Zugspannung: Wenn der Spulendurchmesser abnimmt, ändert sich die Rotations-Trägheit, und der Draht kann beim Anhalten der Biegemaschine überlaufen (überschüssiger Draht löst sich von der Spule und verheddert sich) oder dem Zuführen widerstehen, wenn sich die Drahtlagen gesetzt haben. Eine motorische Abwickelvorrichtung – typischerweise ein 0,75–2,2-kW-Wechselstrommotor mit einem VFD (Vario-Frequenz-Regler) – erzeugt ein programmierbares Gegenmoment, das eine konstante Drahtzugspannung unabhängig vom Spulendurchmesser gewährleistet. Die Abwickelvorrichtung enthält einen Tanzarm – eine federbelastete Umlenkrolle –, dessen Positionssensor dem VFD das Signal gibt, die Spuldrehzahl zu erhöhen oder zu verringern, um eine gleichmäßige Puffer-Schleife aus Draht aufrechtzuerhalten.
Die zweite Komponente ist die Drahtglättungseinheit. Ein von einer Rolle abgezogener Draht behält seine Krümmungserinnerung („Coil Set“) bei, die vor dem Eintritt in den Biegekopf entfernt werden muss. Die Glättungseinheit besteht aus zwei Reihen versetzter Rollen (5–7 Rollen pro Reihe), zwischen denen der Draht in einem schlangenförmigen Pfad hindurchläuft. Die Rollen wirken mit wechselnden Biegekräften auf den Draht ein und verringern die Krümmung schrittweise, bis der Draht im Wesentlichen gerade austritt – mit einer Restkrümmung von weniger als 0,5 mm pro Meter. Die Rollen sind bis HRC 58–62 gehärtet, um Verschleiß zu widerstehen. Der Rollenabstand ist für verschiedene Drahtdurchmesser einstellbar.
Die dritte Komponente ist die Signal-Schnittstelle zwischen der Zuführeinrichtung und dem automatische Drahtbiegemaschine die einfachste Integration nutzt verdrahtete E/A-Signale (24 V DC) – die Biegemaschine sendet ein „Zuführbedarf“-Signal, sobald sie bereit ist, Draht anzunehmen, und ein „Draht vorhanden“-Sensor am Zuführ-Eingang der Biegemaschine bestätigt dessen Ankunft. Die anspruchsvollere Methode nutzt industrielle Kommunikationsprotokolle – Modbus RTU über RS-485 oder Profinet über Ethernet – wobei die SPS der Biegemaschine und der Frequenzumrichter des Abwicklers Datensätze austauschen, was eine Echtzeitüberwachung der Drahtverbrauchsrate, des verbleibenden Coil-Vorrats und der Biegezyklusanzahl ermöglicht. Die Steuerung kann das Lager zur Coil-Austauschaktion benachrichtigen und Produktionsdaten über OPC-UA oder MQTT an ERP-Systeme übertragen.
Die vierte Komponente – automatisches Entladen – nutzt ein Förderband oder ein pneumatisches Auswurfsystem. Für kleine Teile unter 100 g bläst ein zeitgesteuerter Luftstoß, der mit dem Abschneidezyklus synchronisiert ist, das Teil in eine Sammelrinne. Für schwerere Teile transportiert ein Förderband die Teile zu einem Sammelbehälter, wobei ein optischer Sensor die Teile zählt und bei voreingestellten Mengen eine Behälterdrehung auslöst.
Produktionsplanung für automatisierte Linien
Der Break-even-Punkt für die Integration automatischer Beschickungsanlagen mit einer automatische Drahtbiegemaschine hängt von den Lohnkosten und der Produktionsmenge ab. Bei vollständig belasteten Lohnkosten von 6–8 pro Stunde, wie sie in der südchinesischen Fertigung üblich sind, kann ein Bediener drei bis vier integrierte Maschinen statt nur einer einzelnen Maschine betreuen, wodurch die effektiven Lohnkosten pro Maschine um 67–75 % gesenkt werden. Ein motorisierter Abwickler mit Richtgerät und Förderer zum Entladen kostet installiert etwa 3.000–6.000 und amortisiert sich bei einer Monatsproduktion von über 15.000 Stück innerhalb von 6–12 Monaten.
Der Wechsel zwischen Drahtdurchmessern erfordert das Einlegen einer neuen Spule (5 Minuten), die Anpassung des Rollenspaltes am Richtgerät (2 Minuten), den Austausch der Vorschubrollen und der Biege-Werkzeuge (10–15 Minuten) sowie das Laden des neuen SPS-Programms (30 Sekunden) – insgesamt 20–25 Minuten. Die Gruppierung von Aufträgen nach Drahtdurchmesser minimiert die Häufigkeit solcher Wechsel.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein motorisierter Abwickler, und warum ist er für die automatische Beschickung erforderlich?
Ein motorisierter Abwickler verwendet einen 0,75–2,2-kW-Wechselstrommotor mit einem Frequenzumrichter (VFD), um eine gesteuerte Rückdrehmoment auf die Drahtspule auszuüben und so eine konstante Drahtspannung unabhängig vom Spulendurchmesser aufrechtzuerhalten. Er verhindert ein Überschleudern des Drahts (Verwicklung), wenn die Biegemaschine pausiert, und liefert den Draht während des Zuführens mit der geforderten Geschwindigkeit. Ein Positionssensor des Tänzerarms liefert Echtzeit-Rückmeldung an den VFD zur Drehzahlanpassung.
Wie funktioniert der Drahtglätter in einem automatischen Zuführsystem?
Der Drahtglätter besteht aus zwei Reihen von 5 bis 7 versetzten gehärteten Rollen (HRC 58–62), durch die der Draht einen schlangenförmigen Weg durchläuft. Die Rollen üben abwechselnd gerichtete Biegekräfte aus, um die ursprüngliche Krümmung der Drahtspule schrittweise zu beseitigen und die Restkrümmung auf unter 0,5 mm pro Meter zu reduzieren – eine Voraussetzung für eine konsistente Zuführgenauigkeit in der Biegemaschine.
Kann ein Bediener mehrere automatische Drahtbiegemaschinen mit Zuführsystemen gleichzeitig steuern?
Ja, ein Bediener kann typischerweise drei bis vier integrierte Biegemaschinen überwachen, da automatisierte Zuführung und Entnahme das manuelle Auflegen von Coils, das Durchziehen des Drahts und das Einsammeln der Teile entfallen lassen. Der Bediener überwacht die Statusanzeigen am HMI auf Alarme und führt periodische Qualitätskontrollen durch, anstatt kontinuierlich manuell zu bedienen.
Welche Kommunikationsprotokolle werden zur Integration von Zuführgeräten mit der Biegemaschine verwendet?
Verdrahtete Ein-/Ausgänge (24-V-DC-Signale) sind die einfachste Methode für die Einzelmaschinenintegration. Für Mehrmaschinenlinien ermöglichen Modbus RTU (RS-485), Profinet und EtherNet/IP den Datenaustausch zwischen der SPS der Biegemaschine und dem Frequenzumrichter des Abwicklers; dies unterstützt Echtzeitüberwachung, automatische Signalisierung für den Coilwechsel sowie ERP-Integration über OPC-UA oder MQTT.
Wie lange dauert der Wechsel des Drahtmaterials oder des Drahtdurchmessers auf einer automatisierten Linie?
Der vollständige Wechsel – inklusive Auflegen einer neuen Spule (5 Minuten), Einstellen des Geradeziehrollenspaltes (2 Minuten), Austausch der Zuführrollen und der Biegevorrichtung (10–15 Minuten) sowie Laden des neuen SPS-Programms (30 Sekunden) – dauert typischerweise 20–25 Minuten. Die Produktion in Chargen nach Drahtdurchmesser minimiert die Häufigkeit solcher Wechsel.
Ab welchem Mindestproduktionsvolumen lohnt sich eine automatische Zuführungseinrichtung?
Produktionsmengen von über ca. 15.000 Stück pro Monat pro Biegemaschine rechtfertigen bei typischen Lohnkosten von 6–8 pro Stunde die Integration einer automatischen Zuführung. Ein motorisierter Abwickler (3.000–6.000) amortisiert sich innerhalb von 6–12 Monaten durch Einsparungen bei den Personalkosten – unter der Annahme, dass ein Bediener statt einer drei Maschinen steuert.