Muttern-Einpressmaschine für Kleinserien

Ein vergleichsweise kleines Land und keinerlei Rohstoffe, aber ein hohes Maß an Kreativität und Flexibilität sowie gut ausgebildete Fachkräfte, das sind die Voraussetzungen, unter denen sich die niederländische Fertigungsindustrie im globalen Wettbewerb behaupten muss. Die Zulieferer müssen alle Register ziehen, um im Geschäft zu bleiben. Gleich mehrfache Hilfe leistet hierbei die Unternehmensgruppe Integron, die mit vier Gesellschaften im Maschinenbau, in der Antriebstechnik, im Sondermaschinenbau und in der Meerestechnik tätig ist. Speziell der Sondermaschinenbau konzentriert sich dabei auf die Entwicklung, Konstruktion, Herstellung und den Service von angepassten Lösungen für die niederländische Fertigungsindustrie.

Werkstückaufnahme und das Einlegen des Bauteils mit dem RFID-Chip.

Dirk Woudstra, Leiter Sondermaschinenbau, führt dazu aus: „Unser Know-how ist die Entwicklung und Realisierung kundenspezifischer Lösungen. Ob Großserienproduktion oder Varianten-Fertigung in kleineren bis mittleren Stückzahlen – wir bauen dafür die Anlagen, Sondermaschinen und Vorrichtungen mit pragmatisch orientiertem Automatisierungsgrad. Ein großes Kundensegment stellt die niederländische Automobilindustrie dar. Hier liefern wir sowohl hochautomatisierte Produktionssysteme als auch teilautomatisierte, flexible Stand-alone-Maschinen, die sich durch multifunktionale Nutzung und schnelle Umrüstung auszeichnen.“

Detailansicht: Werkzeug und Antriebszylinder Tox-Kraftpaket mit 100 kN Presskraft. Bild: Tox Pressotechnik

Aus Druckluft wird Presskraft

Ein Beispiel dafür ist eine vor Kurzem realisierte, flexible Muttern-Einpressmaschine für einen Automotive-Zulieferer, der unter anderem Ölkühler fertigt. Für diesen Anwender wurden schon mehrere Einzweck-Einpressmaschinen gebaut, abgestimmt auf jeweils einen Typ Ölkühler. Doch nun äußerte der Anwender den Wunsch nach einer multifunktionalen Einpressmaschine, um unterschiedliche Ölkühlertypen zum Beispiel in kleineren Stückzahlen oder bei Anlaufserien flexibel und schnell bearbeiten zu können. Im Klartext heißt das, es werden pro Kühlertyp nur jeweils ein paar Hundert Stück benötigt. Danach wird auf den nächsten Typ umgerüstet, was möglichst wenig Zeit beanspruchen sollte.

Umrüsten wiederum heißt: Je nach Kühlertyp wird die Presseinheit, die in der Einpressmaschine montierte ist, für eine bis vier Einpressmuttern auf die erforderliche Presskraft eingerichtet. Woudstra erläutert: „Wir arbeiten schon lange mit den pneumo-hydraulischen Antriebszylindern Tox-Kraftpaket. Diese Technik wollten wir beibehalten, weil wir hier auf der Basis von Druckluft in einem geschlossenen Ölkreislauf-Zylindersystem die benötigte Presskraft erzeugen.

Es ist kein Hydraulikaggregat erforderlich, und durch den im Zustell-/Rückhub-Betrieb rein pneumatischen Kolbenvortrieb sind schnelle Hubbewegungen möglich.“ Der kleine, einstellbare Krafthub setzt erst beim Auftreffen auf die zu fügenden Bauteile ein und nimmt somit ebenfalls wenig Zeit in Anspruch. Dadurch ergeben sich im Vergleich zu vielen Presskraftantrieben herkömmlicher Art in Summe kurze Arbeitszyklen.

Presskraft im RFID-Chip hinterlegt

Da es bei dem Anwender um kleinere Serien geht, wird die Einpressmaschine manuell aktiviert. Der hier gewählte 200 Millimeter lange Zustell-/Rückhub bietet den Vorteil, dass der Bediener genügend Freiraum hat, um die sperrigen Aluminium-Ölkühlerbauteile ungehindert in die Aufnahmen einlegen beziehungsweise nach dem Einpressen von einer bis maximal vier Setzmuttern wieder zu entnehmen. Der Antriebszylinder erzeugt eine Presskraft von maximal 100 Kilonewton. Je nach Anzahl und Typ der Setzmuttern und Ölkühlerausführung werden aber nur zwischen 30 bis 40 Kilonewton benötigt. Ein Drucksensor in der Aufnahme des Bauteils erkennt, ob der eingestellte Enddruck erreicht wurde. Ist dies nicht der Fall, wird auf dem Bildschirm ein Fehlercode angezeigt, und die Einpressstation öffnet sich erst dann, wenn der Bediener den Fehler quittiert hat.

Innenansicht:
Aufbau des Tox-Kraftpaketes.

Der Clou an der Einpress-Komplettlösung für unterschiedliche Ölkühlertypen ist der zum jeweiligen Produkttyp gehörende RFID-Chip, der ein Signal an eine SPS gibt, das sich auf die benötigte Presskraft bezieht. Die Steuerung aktiviert dann ein elektronisches Proportionalventil und signalisiert dem Antriebszylinder, mit welcher Druckkraft er die Setzmutter(n) einzupressen hat. Die sich selbst aktivierende Presskraft-Einstellung dauert etwa 60 Sekunden, und das Proportionalventil schaltet dann in Sekunden-Bruchteilen, sodass der Bediener nicht einzugreifen braucht.

Im RFID-Chip sind alle relevanten Daten und Parameter zum Einpressvorgang hinterlegt und werden nach dem Einpressen mit den Prozessdaten abgeglichen, welche der erwähnte Drucksensor ermittelt hat. Folglich werden immer alle Setzmuttern mit der dafür vorgesehenen Presskraft eingepresst. Zusätzlich sind in den Werkstückaufnahmen der Einpressmaschine mehrere Sensoren und Laserdetektoren angebracht, welche die korrekte Position und das Vorhandensein der Setzmuttern sowie die Lagerichtigkeit des Werkstücks überprüfen und dem Bediener visuell aufzeigen, ob alles seine Ordnung hat. Wenn nicht, signalisiert eine rote Lampe Korrektur- oder Austauschbedarf, die Sicherheitsluke lässt sich nicht schließen und die Zweihand-Steuerung nicht aktivieren.

Nächste Maschine beauftragt

Praktiker Woudstra berichtet: „Wir haben Tox Pressotechnik von Anfang an in das Projekt einbezogen und stellten die Maschinen-Spezifikationen zur Verfügung. Die Ingenieure des Unternehmens haben dann Lösungsvorschläge ausgearbeitet und die entsprechenden Antriebszylinder vorgeschlagen. Wir erhielten eine Komplettlösung zum Einbauen, und diese funktioniert in der täglichen Praxis so gut, dass der Kunde bereits eine weitere flexible und multifunktionale einsetzbare Einpressmaschine in Auftrag gegeben hat.“ Statt auf eine ganze Reihe an Montagepressen für jeden Ölkühlertyp setzt der Anwender jetzt auf diese flexiblen Einpressmaschinen. do

Autorin: Stefanie Reich, Tox Pressotechnik