Ausgabe - 16 - Produktion

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24 · Roboter, Montage- und Handhabungstechnik · Produktion · 18. April 2013 · Nr. 16 Automatisierung Feinarbeit mit High-Speed kombiniert Produktion Nr. 16, 2013 Die Fertigung von rund 200 000 Parkdistanzsensoren täglich gehört zu den anspruchsvollen Automatisierungsaufgaben. Insbesondere die Montage der Kontaktpins samt integrierter Qualitätssicherung erfordert ein Höchstmaß an Präzision unter sportlichen Taktzeitvorgaben. Bayreuth (ki). Bei der Herstellung der Sensoren, die im späteren Einsatz unter allen Witterungsbedingungen zuverlässig ihren Dienst versehen müssen, dominieren hohe Qualitätsmaßstäbe und mindestens ebenso hohe Anforderungen an Output und Präzision. Kein Wunder, dass es zur Vollautomation keine wirtschaftliche Fertigungsalternative gibt. Eine besonders diffizile Aufgabenstellung im Herstellprozess ist die Montage der äußerst feinen Kontaktpins in das Spritzgussgehäuse der Sensoren. Eine Applikation, die auch die Experten für hochwertige Prüf- und Automatisierungstechnik der Kutzschbach Electronic bei der Konzeption der Montageanlagen forderte. „In unseren Anlagen, die die Konfektionierung der Sensorgehäuse mit den Kontaktpins vornehmen, steckt jede Menge Know-how“, er- klärt Walter Wüst, Leiter der Softwareentwicklung bei Kutzschbach. „Die besondere Herausforderung bestand darin, eine Präzisionsmontage der Pins im Toleranzbereich von einem Zehntelmillimeter mit einem Sechsachsroboter zu realisieren und dabei gleichzeitig den enormen Taktzeitvorgaben standzuhalten.“ Roboter: Präzision und High-Speed sind gefragt Derzeit läuft ein rundes Dutzend unterschiedlicher Sensorvarianten über die knapp zwanzig Kutzschbach-Anlagen, die mit nahezu identischem Layout an Produktionsstandorten in Deutschland, Europa und in aller Welt im Einsatz sind. Die Montage erfolgt nach einem immer gleichen Ablauf. Die Sensorgehäuse erreichen die Anlage auf Werkstückträgern über ein Transfersystem. Eine Lineareinheit übernimmt die Zuführung der Piezo-Sensorgehäuse und deren Positionierung auf dem Rundteller. An der ersten Station steht eine reine Qualitätsprüfung an, bei der das Piezoelement einer Widerstands- und Kapazitätsmessung unterzogen wird. Die nächste Station bildet das eigentliche Highlight der Anlage. Hier steht die hochgenaue Positionierung der hauchdünnen Pins innerhalb des Sensorgehäuses auf dem Programm, die ein Sechsachs- Roboter im High-Speed-Modus übernimmt. Die Aufgabe des Roboters ist vergleichbar mit dem ul- Ein Stäubli TX60 übernimmt die Präzisionsmontage der Pins im Toleranzbereich von einem Zehntelmillimeter. Bild: Stäubli traschnellen Einfädeln eines Fadens in ein Nadelöhr und das über 10 000 Mal am Tag mit immer der gleichen Präzision. Das Anforderungsprofil für die Wahl des Roboters ist damit klar definiert. Gesucht war ein Sechsachser mit überragender Performance hinsichtlich Geschwindigkeit und Präzision. Darüber hinaus sollte die Maschine aufgrund des platzoptimierten Anlagenlayouts kompakt bauen und zuverlässig im Drei-Schicht-Betrieb arbeiten. Der Blick auf die Station zeigt, was Sache ist. Der TX60 holt einen von insgesamt zwei Kontaktpins direkt von einer angekoppelten Stanzsta- tion ab – dabei ist die Aufnahme des Pins mit dem filigranen Miniaturgreifer bereits ein diffiziler Vorgang. Maximale Präzision ist dann beim Einsetzen des Kontaktpins in das Sensorgehäuse gefordert. In dem dünnwandigen Spritzgussteil sitzt eine mit bloßem Auge kaum wahrnehmbare Führung, in der der Sechsachser den Pin sicher, schnell und lagerichtig positioniert. Um die Montage abzuschließen, holt die Stäubli-Maschine den zweiten Pin und wiederholt den Vorgang. „Um auf einen Output von deutlich über 10 000 Einheiten am Tag zu kommen, mussten wir für diese sensible Präzisionsmontage eine Taktzeit von rund fünf Sekunden erreichen“, so Wüst. Nach erfolgreicher Robotermontage taktet der Rundteller weiter zu einer Hydraulikstation, an der die Pins in ihre Endposition gedrückt werden – ein Vorgang, den der Roboter mit seinem filigranen Miniaturgreifer aufgrund der erforderlichen Kräfte nicht ausführen kann. Der letzte Arbeitsschritt in der Rundtelleranlage besteht aus der Kontaktierung der Pins mit Hilfe des Laserlötens. www.staubli.com Schwerlastverkehr! Ersetzt sogar Duo-Achsen in Handlingsystemen und 2D/3D-Portalen: die elektrische Linearachse EGC-HD. Maximale Power bei Momenten und Lasten – aber zu erheblich reduzierten Kosten. 07. – 10. Oktober 2013 Neue Messe Stuttgart Halle 3, Stand 3303 www.festo.de/egc-hd Messsysteme Macht Robotern das Leben leichter Kathrin irmer Produktion Nr. 16, 2013 Das modulare Messsystem MoveInspect kann große Objekte in Fertigungslinien vermessen. Damit können Roboter autonom und genau Teile einbauen. Braunschweig. Roboter, die eigenständig Bauteile aufnehmen und sie beispielsweise in ein Fahrzeug einbauen, sind in modernen Fertigungsanlagen längst Realität. Die empfindlichen Bauteile müssen auf maßgefertigte Ladungsträger exakt positioniert sein, damit der Roboter sie problemlos entnehmen kann. Bei der Herstellung müssen die Ladungsträger daher millimetergenau vermessen und zusammengebaut werden, um eine störungsfreie Fertigungslinie zu garantieren. Das optische Messsystem Move- Inspect HR von Aicon vermisst die teilweise über 4 Meter großen Ladungsträger genau, sicher und schnell. Mit herkömmlichen Messarmen dagegen sind Objekte dieser Das optische Messsystem MoveInspect HR vermisst große Ladungsträger genau, sicher und schnell. Bild: Aicon 3D Systems Größe nur sehr aufwändig zu messen, da die Arme während der Prozedur mehrfach neu positioniert werden müssen. MoveInspect hat sich bereits in der Produktionsumgebung mit Staub, Vibrationen und ähnlichem praktisch bewährt, bei gleichbleibend hoher Prozesssicherheit. Die Messung nimmt nur wenig Zeit in Anspruch, und es wird weniger Ausschuss produziert. Das spart Kosten. MoveInspect HR ist flexibel einsetzbar und dabei höchst zuverlässig. Mobile und stationäre Messungen sind möglich. Beim mobilen Einsatz wird der Ladungsträger mit der MI.Probe vor Ort gemessen. Bei einer stationären Messung wird das System in einen Messplatz integriert. Bei beiden Konfigurationen werden die relevanten Punkte mit den Solldaten verglichen. Mögliche Abweichungen werden angezeigt und können direkt online korrigiert werden. www.aicon3d.de Effizienz-Navi Preis ✔ Material Energie Service Handhabung ✔ Zeit Lebensdauer Kosten senken mit Produktion EGC_HD_148x201_de_Motek_no_Anschnitt.indd 1 28.03.13 11:48
18. April 2013 · Nr. 16 · Produktion · Praxis · 25 Werkzeugspanntechnik Erfolgreiche Suche nach dem Mikrometer Produktion Nr. 16, 2013 Um eine dauerhaft hohe Prozessstabilität und präzise Fertigungsergebnisse zu erzielen, hat die Uhrenmanufaktur Nomos Glashütte auf zuverlässige Spanntechnik der Schunk GmbH, Lauffen/Neckar, umgestellt. Lauffen/Neckar (rm). Bei feinsten Schneidendurchmessern und Toleranzen von wenigen Mikrometern stoßen die meisten Werkzeugspannsysteme an Grenzen. Kleinste Verschmutzungen, Ungenauigkeiten bei der Werkzeugeinstellung und eine im Laufe der Zeit nachlassende Rundlaufgenauigkeit können den gesamten Fertigungsprozess ausbremsen. Dies wollte die Uhrenmanufaktur Nomos Glashütte vermeiden. Bei der dortigen Uhrenfertigung stehen Schönheit, Handwerkskunst und hochwertige Materialien im Vordergrund. Entsprechend hoch sind die Ansprüche der Fertigung, denn Glashütte zählt zu den weltweit knapp 20 Manufakturen, die ihre hochwertigen mechanischen Uhrwerke selbst bauen. Dabei ist die Fertigungstiefe enorm: Nur wenige Teile, beispielsweise die Lagersteine, bezieht das Unternehmen von Dritten. Alles andere wird in der eigenen CNC-Bearbeitung und in den eigenen Werkstätten der Manufaktur gefertigt. Dabei sind die Anforderungen hoch. Beispielsweise auf einer einzigen Werkplatine müssen bis zu 60 unterschiedliche Höhen präzise bearbeitet werden. Hinzu kommen dutzende Bohrungen. Toleranzen von gerade einmal 0,004 mm verzeihen keine Fehler. Um solche Werte prozesssicher zu erzielen, Spannspezialisten Zusätzlich zu den Standardschnittstellen gibt es die Polygonspanntechnik Tribos von Schunk auch für weitere kleine, hochdynamische Bearbeitungszentren. So gibt es von der Alfred Jäger GmbH Aufnahmen mit den Schnittstellen WK 16 und 19 für den Einsatz an Jäger Hochfrequenzspindeln. Für Bearbeitungszentren von Röders oder Makino gibt es Tribos in müssen Spindel, Werkzeughalter und Werkzeug exakt aufeinander abgestimmt sein. Gerade die letzten 0,001 bis 0,002 mm sind zum Teil eine echte Herausforderung. Da es beim Einsatz von Präzisionsspannzangen in der Vergangenheit immer wieder Probleme gab, nutzte Glashütte die Investition in ein Ultrapräzisions-Bearbeitungszentrum Kern Evo mit HSK- 25-Schnittstelle, um auf die Polygonspanntechnik Tribos von Schunk umzusteigen. Vorausgegangen waren umfangreiche Tests mit dem Spannsystem. Insbesondere beim Einsatz von Kanonenbohrern konnte dessen hohe Rundlaufgenauigkeit punkten, so Glashütte. Da bei Kanonenbohrern nur eine Verschleißstelle existiert, ist eine exakte Zentrizität besonders wichtig. Mit dem Werkzeughaltersystem lassen sich kleinste Toleranzen einhalten. Es werden nun auch kleinste Toleranzen eingehalten einer vollständig abgedichteten Version mit Kegelgeometrie. Um zu verhindern, dass Späne oder Schleifstaub in die Spindel eindringen, sind bei diesen Aufnahmen die Schlitze an der Vorderseite vulkanisiert und die Kühlmittelöffnung an der Rückseite verharzt. Auch auf HSC-Bearbeitungszentren anderer Hersteller wird Tribos eingesetzt. Mit der Spannfutter-Variante Tribos-RM und einem 0,6 mm-Fräser lassen sich die Abdeckplatten für das Kaliber Xi präzise bearbeiten. Bild: Schunk GmbH & Co. KG Neben dem Kern-Bearbeitungszentrum wird es mittlerweile auf mehreren Willemin-Macodel W- 401S zum Bohren und Fräsen eingesetzt. Bearbeitet werden hauptsächlich Messing sowie Stahl CK 75. Der kleinste Schneidendurchmesser liegt bei 0,4 mm. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, Werkplatten zunächst beidseitig zu bearbeiten und dann radial beispielsweise mit einer Aufzugswellenbohrung zu versehen. Ähnlich anspruchsvoll sind Bohrungen für Lagersteine, bei denen die Lagetoleranzen bei 0,005 mm liegen, bezogen auf die Position der Bohrung sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite. Angesichts solcher Vorgaben ist die Rundlaufgenauigkeit der Werkzeughalter besonders wichtig. Die hohe Genauigkeit zahlt sich zum einen bei den Werkstücken, zum anderen bei den Standzeiten der Werkzeuge aus. Denn da die Werkstücke sehr gratanfällig sind, ist der Werkzeugverschleiß immer ein kritischer Punkt. Der sehr gute Rundlauf und die Schwingungsdämpfung der Polygonspannfutter überzeugten Glashütte auch hier. Mit einer Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D und einer Wuchtgüte G 2.5 bei 25 000 min -1 erfüllt die Polygonspanntechnik hohe Anforderungen. Im Gegensatz zu mehrteiligen Werkzeughaltern kommt das Spannsystem ohne bewegliche Teile aus. Damit sinkt die Gefahr, dass sich kleinste Späne in der Aufnahme festsetzen und deren Wuchtgüte negativ beeinflussen, betont Schunk. Zudem ist der Reinigungsaufwand merklich geringer als bei anderen Spanntechniken. Dass Tribos eine nahezu wartungs- und verschleißfreie Spannung bewirkt, belegen Dauertests: Selbst bei tausendfach wiederholten Spannvorgängen tritt keine Materialermüdung auf. Andere Spannsysteme büßen hingegen im Laufe der Zeit an Rundlaufgenauigkeit ein. Insbesondere diese hohe Prozessstabilität war für Glashütte ein wesentliches Kanonenbohrer lassen sich exakt ausrichten Entscheidungskriterium. Die HSC-tauglichen Präzisionswerkzeughalter sind für alle Werkzeugschäfte in h6-Qualität geeignet und mit bis zu 205 000 min -1 getestet. Sie bewirken laut Glashütte brillante Oberflächen, lange Standzeiten der Werkzeuge und hohe Zerspanleistungen. In der Uhrenindustrie und in anderen Bereichen der Feinwerktechnik werden drei Versionen der Polygonspannfutter eingesetzt, nämlich die Varianten Mini, S und RM. Die Ersteren sind vor allem wegen ihrer schlanken Störkontur und ihrer günstigen Bohreigenschaften gefragt. Wegen der gerin- gen Masse ermöglichen sie hohe Vorschubgeschwindigkeiten. Mit den Typen Mini lassen sich Schaftdurchmesser ab 0,3 mm prozesssicher spannen, die Variante RM ist für die präzise Volumenzerspanung im Drehzahlbereich bis 80 000 min -1 prädestiniert. Der kompakte Werkzeughalter hat dafür eine hohe Radialsteifigkeit, mit der sich die Möglichkeiten moderner HSC-Bearbeitungszentren in vollem Umfang nutzen lassen. Seine Spannkräfte unterstützen laut Schunk bei einer hohen Rundlaufgenauigkeit eine große Zerspanleistung. Die fachwerkartige Bauweise dämpft zudem Schwingungen und bewirkt so lange Werkzeugstandzeiten. Zusätzlich zu den bereits vorhandenen Schnittstellen HSK-A 25, -A 32, -A 40, -E 25, -E 32, -E 40 werden die Aufnahmen demnächst auch für HSK-E 20, HSK-F 32 sowie für BT 30 und SK 30 zu haben sein. Um flexibel alle Werkzeugaufnahmen mit nur einem Peripheriegerät bestücken zu können, nutzt Glashütte die handbetätigte Spannvorrichtung Tribos SVP-2. Alternativ stehen flexibel einsetzbare, hydraulisch betätigte Spannvorrichtungen sowie die kompakten Typen SVP-Mini und SVP-RM zur Wahl, bei denen der für den Werkzeugwechsel erforderliche Druck bereits fest eingestellt ist. Unabhängig von der Version der Spannvorrichtung ist der Werkzeugwechsel innerhalb weniger Sekunden erledigt. Die Bedienung und Handhabung der Polygonspanntechnik ist laut Glashütte einfach. So lassen sich die Werkzeuge exakt einstellen, was gerade bei Kanonenbohrern wichtig ist. Während die Einstellung bei Spannzangen nicht prozesssicher gelang, können die Uhrenhersteller mit Tribos noch vor dem ersten Span sicher sein, dass die Schneide exakt arbeitet. Denn die Polygonspannfutter längen sich nicht und halten ihre Radialposition. www.schunk.com Effizienz-Navi Preis Material Energie Service ✔ Handhabung Zeit ✔ Lebensdauer ✔ Kosten senken mit Produktion Handhabungstechnik Heißes Wendemanöver voll im Griff Produktion Nr. 16, 2013 Für das Handhaben sehr schwerer Formkästen setzt die Eisengießerei Meuselwitz Guss ein Lastwendegerät Rotomax der Vetter Krantechnik GmbH ein. Siegen (rm). Die thüringische Meuselwitz Guss stellt mit modernen Gießereianlagen Gussteile im Furanharz-Formverfahren bis 85 t Stückgewicht her, unter anderem für Windkraftanlagen und den Maschinenbau. Die riesigen gefüllten Formkästen müssen im Bearbeitungsprozess einmal um die eigene Achse gedreht werden. Dazu wird der Formkasten von zwei Antriebsketten umschlungen, die besonders verschleißarm und hitzeunempfindlich sind. Die Ketten sind in den Antriebseinheiten des Lastwendegeräts eingelegt. Das Gerät selbst wird – je nach Anwendungsfall – von einem oder zwei Brückenkranen aufgenommen. Wird es nur mit einem Brückenkran betrieben, bewirkt ein Schwerpunktausgleich, dass die Last stets waagerecht hängt. Jetzt kann der Kasten gedreht werden. Dies wird von nur einer Person mittels Funkfernsteuerung aus sicherer Entfernung gesteuert. Sichere Wende Für das Handhaben bis zu 85 t schwerer Formkästen setzt Meuselwitz Guss auf ein Lastwendegerät Rotomax von Vetter: ▶▶ Tragfähigkeit bis 125 t ▶▶ Robuste Antriebsketten ▶▶ Schnellere Abläufe ▶▶ Sicherer Betrieb Die Tragfähigkeit des Lastwendegeräts beträgt 125 t, ausgelegt ist es für Ausnahmelasten bis 135 t. Damit ist es das leistungsstärkste und größte jemals gebaute, so Vetter. Bei Meuselwitz Guss setzt man schon seit einigen Jahren auf Lastwendegeräte von Vetter. Denn man ist nach eigenem Bekunden mit dieser Lösung sehr zufrieden, weil sie einen ganz großen Beitrag zur Arbeitssicherheit leistet und die Abläufe zusätzlich schneller und effizienter macht. Auch die Berufsgenossenschaften empfehlen wegen immer wiederkehrender, oft auch schwerer Unfälle bei unsachgemäßen Drehmanövern den Einsatz von entsprechend sicheren Lastwendegeräten beim Handhaben schwerer Teile. www.vetter.eu Effizienz-Navi Preis Material Energie Service Handhabung Zeit Lebensdauer Kosten senken mit Produktion Das Lastwendegerät Rotomax beschleunigt das Handhaben schwerer Formkästen und macht es sicherer. Bild: Vetter Krantechnik GmbH
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