Automatisierter Arbeitsplatz für Kunststoffdrehteile
Die Aufgabenstellung
In einem Gehäuse aus EPP (Expandiertes Polypropylen) sollen Schrauben fixiert werden können. Das EPP-Gehäuse selbst dient als Grundgerippe für Lüftungsanlagen. Um DIN-Schrauben aus Stahl im weichen EPP-Schaum fixieren zu können, bedarf es eines harten Kunststoffeinsatzes mit Innengewinde, um ein Ausreißen zu vermeiden. Als Kunststoffgewindeeinsätze werden sogenannte Reibschweißdorne verwendet, die präzise positioniert und stabil im EPP-Schaum gehalten werden können.
Die Lösung
Die Reibschweißdorne werden durch Rotation und mit hohem Druck in den EPP-Schaum gedreht. Durch die dabei entstehende Reibung des Einsetzens wird Wärme am Werkstück erzeugt und bringt dadurch das umliegende EPP-Material zum Schmelzen. Ist dann die endgültige Position des Kunststoffgewindeeinsatzes erreicht, wird die Bewegung schlagartig angehalten und der aufgeschmolzene EPP-Schaum erhärtet. Nach dem Abkühlvorgang ist eine harte, tragfähige Verbindung zwischen Kunststoffdorn und EPP-Werkstück hergestellt.
Die konstruktive Ausarbeitung
Das Maschinengestell aus Aluprofil ist allseitig mit Polycarbonat (Makrolon) verkleidet, um so einen sicheren Eingreifschutz zu gewährleisten. Die geschlossene Einheit erlaubt trotz hohem Personenschutz und Maschinensicherheit vollen Einblick in den Prozess und ermöglicht auch einen optimal gesteuerten Maschinenzugang bei Werkstückentnahme und Neubestückung.
Dazu dient die manuelle Hubtür, die mit einem verriegelten Sicherheitsschalter die notwendige Arbeitssicherheit bietet und die Tür elektrisch zuhält, sobald sie vom Bediener manuell geschlossen wird. Der Reibschweißvorgang startet jetzt automatisch.
Eine Werkstückaufnahme fixiert das EPP-Werkstück sicher während des Schraubvorgangs. Die Anlage verfügt über vier pneumatische Druckluftschrauber, die über vier vertikale Linearachsen exakt zum Schraubpunkt geführt werden. Alle Vertikalachsen sind synchronisiert, sodass sie gleichzeitig im Werkstück verfahren und einen parallelen Schmelzvorgang ermöglichen. Denn alle vier Dorne müssen exakt parallel und ohne Nachbewegungen eingebracht und positioniert werden.
Wichtig ist das schlagartige Anhalten des Kunststoffschweißdorns, um die hohe tragfähige Verbindung zu gewährleisten. Dazu verfügt jeder Pneumatikschrauber über eine separate Abschalteinrichtung, die die benötigte Endposition überwachen und signalisieren.
Schneller und präziser Schraubautomat
Die Schrauber verharren abgeschaltet in Position, bis die Aushärtung abgeschlossen ist. Was Werkstück wird solange stillgehalten. Nach der Aushärtezeit fahren alle vier Schrauber nach oben in ihre Grundstellung. Das Hubtor öffnet sich automatisch zur manuellen Entnahme und Neubestückung. Bei Neubestückung werden zuerst die Kunststoffschweißdorne auf die Schrauber gesetzt, dann wird das EPP-Werkstück eingelegt und die Tür manuell geschlossen.
Sensoren stellen sicher, dass alle Komponenten richtig eingesetzt sind. Eine Taktzeit von insgesamt 10 s für den kompletten Schraub-, Schmelz- und Aushärtungsprozess verlangen von dem Schraubautomat Schnelligkeit und hohe Präzision. Entsprechend ist die Maschinensteuerung ausgelegt, die eine einfache, aber schnelle und sichere Bedienung ermöglicht.
Der Maschinenraum ist mit einer blendfreien LED-Arbeitsplatzbeleuchtung ausgestattet. Dadurch kann der Bediener den Prozess genau beobachten und bei Bedarf per Notaus-Taster eingreifen.
