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Nullpunktspanntechnik

Rundtaktanlage profitiert von nullpunktgenauer Werkstückspannung

| Redakteur: Jan Vollmuth

In einer modular aufgebauten Dichtheitsprüfanlage für Gehäusebauteile eines schwäbischen Hersteller sorgen Nullpunktspannmodule für präzise Spannung von Werkstückträgerpaletten.

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Alle fünf Stationen der Dichtheitsprüfanlage sind mit Schunk-Vero-S Nullpunktspannmodulen ausgestattet. Die Trägerpaletten werden vom Rundtisch über den Spannmodulen positioniert, abgesetzt und mit hoher Präzision gespannt. Über Pins werden die Satelliten-Drehteller mit den Werkstücken anschließend freigegeben.
Alle fünf Stationen der Dichtheitsprüfanlage sind mit Schunk-Vero-S Nullpunktspannmodulen ausgestattet. Die Trägerpaletten werden vom Rundtisch über den Spannmodulen positioniert, abgesetzt und mit hoher Präzision gespannt. Über Pins werden die Satelliten-Drehteller mit den Werkstücken anschließend freigegeben.
(Bild: SCHUNK)

Was haben Chipstüten und Geräte für die Mundhygiene gemeinsam? Sie können mit Anlagen der Neher Group aus Ostrach im Landkreis Sigmaringen sehr effizient auf Dichtheit geprüft werden. Das schwäbische Hightech-Unternehmen wurde 1999 als Werkzeughersteller gegründet. Doch statt sich als Werkzeughersteller im Spannungsfeld zwischen Spannmitteln und Maschine zu verzetteln, bündelte Neher immer mehr Kompetenzen unter seinem Dach: Der eigene Laser und die eigene additive Fertigung zählen ebenso dazu wie System-Know-how für Spannvorrichtungen, Dichtheitsprüfanlagen und Automationslösungen. Heute plant und baut Neher nit inzwischen fast 100 Mitarbeitern als unabhängiger Systemintegrator und Turnkey-Anbieter kundenindividuelle Lösungen. Von der Holzindustrie über die Luft- und Raumfahrt und die Automotive-Industrie bis zur Lebensmittelindustrie und Medizintechnik reicht das weltweite Kundenspektrum.

Robuste und langlebige Spannmodule

Ein besonders effizientes Beispiel für Lösungen aus dem Hause Neher ist eine modular aufgebaute Dichtheitsprüfanlage für Gehäusebauteile, die von der Bauteilprüfung über die Buchsenmontage, die Dichtheits- und Durchflussprüfung bis zur Beschriftung mit einem Data-Matrix-Code sämtliche Funktionen auf kompaktem Raum vereint. Nicht zuletzt die Kombination aus kompaktem Bauraum und hoher Funktionsintegration führte dazu, dass innerhalb kürzester Zeit eine ganze Reihe von Anwendern auf das variable, semistandardisierte Konzept aufmerksam wurden.

Während die Trägerpalette stabil in den Schunk VERO-S Modulen gespannt ist, lässt sich das Bauteil über den mit einem Servomotor angetriebenen Drehteller individuell positionieren.
Während die Trägerpalette stabil in den Schunk VERO-S Modulen gespannt ist, lässt sich das Bauteil über den mit einem Servomotor angetriebenen Drehteller individuell positionieren.
(Bild: SCHUNK)

In der Anlage kombiniert Neher einen fest taktenden Rundtisch zum Transport der Werkstückträgerpaletten mit Vero-S-Nullpunktspannmodulen von Schunk für deren präzise Spannung. Die Anlage lässt sich wahlweise manuell oder per Roboter beladen. Sämtliche Voraussetzungen für eine nachträgliche Vollautomatisierung sind bereits berücksichtigt. An insgesamt fünf Stationen werden die Trägerpaletten auf jeweils zwei Vero-S-Nullpunktspannmodulen abgesetzt und über einen Vero-S Typ-A-Spannbolzen (zur Fixierung) und einen Vero-S Typ-B-Spannbolzen (zur Positionierung) präzise gespannt. Dabei ziehen radial angeordnete Spannschieber die Spannbolzen ein und verriegeln diese selbsthemmend und formschlüssig über ein Federpaket. Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt über einen Kurzkegel. Dies garantiert eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm.

Spannmodule mit hoher Einzugskraft

Die robusten Spannmodule sind besonders langlebig und gewährleisten eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm.
Die robusten Spannmodule sind besonders langlebig und gewährleisten eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm.
(Bild: SCHUNK)

Über eine Staudruckabfrage wird die Position der Spannschieber abgefragt und an die Anlagensteuerung gemeldet. Aufgrund des patentierten Eil- und Spannhubs verfügen die Schunk Vero-S-Module über eine Einzugskraft von 7.500 N. Mit aktivierter Turbofunktion beträgt die nachgewiesene Einzugskraft 25.000 N. Um die Lebensdauer und Prozesssicherheit zu erhöhen, sind sämtliche Funktionsteile in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und damit absolut korrosionsbeständig. Zudem sind die Module komplett abgedichtet.

Der Rundtisch positioniert die Werkstückträgerpaletten über den Nullpunktspannmodulen (l.) ... und setzt sie auf diesen ab. Anschließend werden die Schunk Vero-S Module selbsthemmend und formschlüssig über ein Federpaket verriegelt (r.).
Der Rundtisch positioniert die Werkstückträgerpaletten über den Nullpunktspannmodulen (l.) ... und setzt sie auf diesen ab. Anschließend werden die Schunk Vero-S Module selbsthemmend und formschlüssig über ein Federpaket verriegelt (r.).
(Bild: SCHUNK)

An den einzelnen Stationen sind die Gehäusebauteile zum Teil erheblichen Drehmomenten ausgesetzt. So entstehen beim radialen Einpressen der Buchsen Kräfte von bis zu 25.000 N. „Solche Dimensionen lassen sich über den Rundtisch allein nicht abfangen“, sagt Geschäftsführer Gökhan Sonuç, weshalb man sich für den Einsatz der Nullpunktspanntechnik von Schunk entschieden habe. „Mit Vero-S können wir sämtliche Drehmomente aufnehmen, die bei den einzelnen Prozessschritten entstehen.“ Der Rundtisch selbst diene zum Transport der Teile und zur Taktung mit jeweils 72°, die Vero-S-Module hingegen zur sicheren Fixierung der Trägerpaletten an den einzelnen Stationen. Die Taktzeit liegt in einem Bereich von rund 110 Sekunden.

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Scanner überprüfen die Gehäuse

Sobald die Palette in den Nullpunktspannmodulen gespannt ist, scannen Sensoren das Bauteil und erfassen, welche Buchsen noch fehlen. So können auch Nachbearbeitungsteile jederzeit eingeschleust werden.
Sobald die Palette in den Nullpunktspannmodulen gespannt ist, scannen Sensoren das Bauteil und erfassen, welche Buchsen noch fehlen. So können auch Nachbearbeitungsteile jederzeit eingeschleust werden.
(Bild: SCHUNK)

In der Anlage werden die Gehäuse zunächst gescannt, um Neuteile und Nacharbeitungsteile zu unterscheiden. Offene Bohrungen werden vollautomatisch mit Kleber versehen. An den beiden Press-Stationen werden die Buchsen vereinzelt, mithilfe pneumatischer 2-Finger-Parallelgreifer vom Typ JGP 50 aus dem Hause Schunk auf einer Hilfsachse zugeführt, vom Pressstempel per Vakuum abgeholt und ins Bauteil eingepresst.

Funktionale Schunk JGP Parallelgreifer übernehmen die Bereitstellung der unterschiedlichen Buchsen. Beim anschließenden Einpressen wirken hohe Kräfte von bis zu 25.000 N, die von den Schunk VERO-S Modulen zuverlässig aufgenommen werden.
Funktionale Schunk JGP Parallelgreifer übernehmen die Bereitstellung der unterschiedlichen Buchsen. Beim anschließenden Einpressen wirken hohe Kräfte von bis zu 25.000 N, die von den Schunk VERO-S Modulen zuverlässig aufgenommen werden.
(Bild: SCHUNK)

Die individuelle Positionierung der Bauteile zum Pressstempel erfolgt über einen mit Servomotor angetriebenen Drehtisch auf der Trägerpalette, der sich mithilfe eines Absolutgebers frei positionieren lässt. Insgesamt 21 Servomotoren werden in der Anlage harmonisiert. Bis zu vier Buchsenvarianten können unterschieden und von jeweils vier unterschiedlichen Schunk-Greifern gehandhabt werden. Bei einer Taktzeit von 110 Sekunden lassen sich pro Station bis zu zehn Buchsen einpressen.

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Auf Dichtheit geprüft

Anschließend werden die verschlossenen Gehäuse in mehreren Prüfzyklen auf Vakuum, Durchfluss und Dichtheit geprüft, die Ergebnisse protokolliert und die Bauteile schließlich beschriftet, freigegeben und entnommen.

An der Dichtheitsprüfstation werden die Gehäusebauteile auf Vakuum, Durchfluss und Dichtheit geprüft.
An der Dichtheitsprüfstation werden die Gehäusebauteile auf Vakuum, Durchfluss und Dichtheit geprüft.
(Bild: SCHUNK)

Die Anlage ist so variabel aufgebaut, dass Buchsen eingepresst und verklebt oder wahlweise auch Einschraubvorgänge realisiert werden können. Zudem sind Anzahl und Position der Montagevorgänge frei variierbar, einzelne Stationen können je nach Bedarf individuell modifiziert werden. Nacharbeit-Teile werden an der Eingangsstation automatisch erkannt, an den Folgestationen gegebenenfalls mit den fehlenden Buchsen bestückt und an der Prüfstation auf Dichtheit geprüft.

„Mithilfe der SCHUNK Nullpunktspannmodule war es möglich, eine kompakte Montage-Dichtheitsprüfanlage zu realisieren, die den kompletten Prozess vom Einpressen der Buchsen bis zur Beschriftung der Bauteile abbildet.“
„Mithilfe der SCHUNK Nullpunktspannmodule war es möglich, eine kompakte Montage-Dichtheitsprüfanlage zu realisieren, die den kompletten Prozess vom Einpressen der Buchsen bis zur Beschriftung der Bauteile abbildet.“
(Bild: SCHUNK)

Der Einsatz von Schunk Vero-S war für Neher zunächst ein Sprung ins kalte Wasser, denn bislang hatte das Unternehmen keine Erfahrung mit dem Einsatz von Nullpunktspannsystemen in eigenen Lösungen. Entsprechend erfreulich ist das Ergebnis: „Das System von Schunk funktionierte von Anfang an gut und stabil“, betont Gökhan Sonuç. „Sobald klar ist, wie der Einbau erfolgt und wo die Dichtungen hingehören, ist das System quasi selbsterklärend.“ (jv)

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