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Montagezelle für Steckergehäuse beinhaltet auch die Prüftechnik

14.01.2009
Die Montage von Steckergehäusen für Servomotoren unterschiedlicher Ausführungen und Stückzahlen erfordert einen Automatisierungsgrad, der sowohl den wechselnden Produktionszahlen als auch dem Termin- und Kostendruck gerecht wird. Im Fokus einer dafür geplanten Montageanlage standen deshalb manuelle Beschickungs- und Einlegearbeiten sowie automatisierte Handhabungs-, Verbindungs- und Prüfvorgänge.

Umrüstflexibilität, hohe Montagequalität und Anlagenverfügbarkeit waren die wesentlichen Vorgaben für eine Anlage zur Montage von Steckergehäusen. Das Pflichtenheft definierte als Leistungsumfang die Montage von 16 Steckerausführungen mit bis zu fünf Einbauteilen bei Losgrößen bis etwa 6000 Stück pro Woche. Insgesamt sind vier verschiedene Gehäuse aus Metall und mit Kunststoffmantel mit jeweils typenbezogenen Überwurfmuttern, Sicherungsringen, Rast- und Erdungsfedern sowie O-Ringen zu montieren.

Eine anforderungsgerechte Realisierung der Kundenwünsche – auch hinsichtlich Gesamtkosten, Lieferzeit und Service – versprachen die Vorschläge von JP Industrieanlagen aus Straubing. Der Spezialist für Sondermaschinen konzipierte eine teilautomatisierte Montagezelle, deren kompakte Bauweise nur eine Aufstellfläche von 2100 mm × 1860 mm bei einer Höhe von 1500 mm benötigt. In der von allen Seiten gut zugänglichen Zelle sind neben den verschiedenen Montagestationen, Linear- und Drehachsen auch die mechanische und sensorische Prüftechnik für die 100%-Prüfung einschließlich Materialbereitstellung und -abfuhr integriert.

Manuelle Teilezufuhr, automatische Montage

Wegen der typenbezogenen Einbauteile erfolgt die Bestückung der ersten Montagestation durch den Bediener. Er schiebt das Steckergehäuse auf den in X-Richtung verfahrbaren Spanndorn, wobei die automatische Spannung nach der Bestätigung „lage- und positionsgenaues Aufstecken“ erfolgt, und legt die Überwurfmutter in die gegen-überliegende, in gleicher Richtung verfahrbare Aufnahmehülse. Danach schiebt er den Sicherungsring auf das Steckergehäuse und legt die Rastfeder, ein Federblech mit V-förmiger Ausbuchtung, in die Formschale eines Vorschubschlittens, der sie von unten in das Steckergehäuse drückt.

Bei dem weiteren automatischen Arbeitsablauf fassen zwei in Z-Richtung verfahrende Klemmbacken den Sicherungsring von oben und unten und drücken ihn mit einem kurzen X-Hub formschlüssig in die Nut des Gehäuses. Seine endgültige Fixierung erhält der Sicherungsring dann beim Aufschieben der Überwurfmutter. Durch das Aufschieben fügt sich auch die Rastfeder in eine Aussparung und sichert Mutter und Gehäuse gegen Verdrehen.

Zuvor müssen Überwurfmutter und Sicherungsring gefettet werden. Die Zustellung der Befettungseinrichtung erfolgt über einen Linearschlitten in Y- und Z-Richtung, die mengengerechte Fettzufuhr in die Überwurfmutter – abhängig von der Ausführung mit Verzahnung oder mit Schraubverbindung – über ein Hochdruckdosierventil mit Befettungsnadel.

Leuchte signalisiert Prüfergebnis

Schon bei der manuellen Vormontage prüfen verschiedene Lasersensoren an Hand der Teilenummer die korrekte Bereitstellung des typengerechten Bauteils und seine Anwesenheit im Steckergehäuse und in der Überwurfmutter. Das Prüfergebnis wird über eine Leuchte signalisiert. Die zum Verbinden von Steckergehäuse und Überwurfmutter benötigten pneumatischen Kräfte orientieren sich an den zu montierenden Typen und Varianten. Ihre Ist- und Sollwerte werden am Display angezeigt und sind eine wichtige Grundlage für die 100%-Prüfung.

Drehmomentprüfung auf verfahrbarem Messdorn

Nach Fertigstellung des Steckergehäuses im Montagebereich eins – dort beginnt der manuelle Montageanteil für das nächste Gehäuse – transportiert ein pneumatischer Greifer das Steckergehäuse in X-Richtung zur Montage der Erdungsfeder. Dazu wird das Gehäuse um 90° gedreht und in vertikaler Richtung über den Aufnahmedorn geschoben, zentriert und anschließend fixiert.

Nach der Positionsbestätigung durch eine Abfrage in der Zentriereinrichtung fährt der Setzdorn in X-Richtung bis zur Einfädelposition über das Steckergehäuse und positioniert die Erdungsfeder in der Überwurfmutter. Danach startet das kraft- und weggesteuerte Bördeln. Anschließend fahren alle Setz- und Zentrierwerkzeuge in ihre Ausgangsposition zurück und die Drehmomentprüfung durch den auf einem separaten Drei-Achs-Linearsystem verfahrbaren Messdorn beginnt. Liegt das gemessene Drehmoment innerhalb der vorgegebenen Toleranz, gibt die Steuerung den weiteren Ablauf frei: Rückzug des Messdorns, Öffnen der Spannvorrichtung, Entnahme durch die Greifeinrichtung, Drehen um 90° in die Waagerechte und Ablegen auf dem Abfuhrband. N.-i.-O.-Teile werden über einen separaten Schacht automatisch entsorgt.

Die Erdungsfedern gelangen aus einem Rütteltopf über verschiedene Schikanen und einen Linearförderer lagegerecht in den Arbeitsbereich des Setzdorns. Dieser greift mit einem von JP Industrieanlagen entwickelten Vakuumgreifer jeweils eine Erdungsfeder. Nach der Anwesenheitskontrolle durch einen Vakuumsensor erfolgt die Freigabe zur Montage. Wegen der Empfindlichkeit der aus einer Kupfer-Messing-Legierung hergestellten Erdungsfedern – sie bestehen aus einem zylindrischen Unterteil mit einer Wandstärke von 0,1 mm und einem als Greifhilfe dienenden konisch zulaufenden Oberteil – waren handelsübliche Vakuumeinrichtungen nicht zu verwenden.

Mit der Eigenentwicklung konnten zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen werden: Greifen der Erdungsfedern und Prüfen ihrer Unversehrtheit. Der die Taktzeit bestimmende Arbeitsgang ist das manuelle Einlegen der Montageteile mit Aufschieben der Überwurfmutter auf das Steckergehäuse. Dieser Arbeitsgang dauerte bei der Abnahme 6 s, zuzüglich der typenabhängigen Bestückungszeit durch den Bediener.

10 s wurden für das Bördeln und Prüfen der Erdungsfeder benötigt. Damit orientiert sich die gesamte Taktzeit an der überlappenden Arbeit von Bediener und Automat. Der Bediener kann bereits nach dem Aufschieben der Überwurfmutter und dem Weitertransport des Steckergehäuses zur Montage der Erdungsfeder den nächsten Einlege- und Bestückungsvorgang starten.

Typbedingte Umrüstzeit maximal fünf Minuten

Die Montageanlage arbeitet störungsfrei im Zwei- und teilweise im Drei-Schicht-Betrieb. Als bemerkenswert bezeichnet der Anwender die hohe Prozesssicherheit und die technische Verfügbarkeit von deutlich über 98%. In Verbindung mit dem servicefreundlichen Aufbau und der weitgehenden Verwendung standardisierter Komponenten konnte noch eine weitere Vorgabe eingehalten werden: Die typenbedingte Umrüstzeit beträgt je nach Steckergehäuse maximal fünf Minuten.

Johann Paulus ist Geschäftsführer der JP Industrieanlagen GmbH, Straubing.

Johann Paulus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/montageundhandhabungstechnik/articles/166731/

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