Kontaktfeder-Bestückung

24 Achsen für den gefederten Assistenten

In der Federbestückungsanlage für Kfz-Assistenzsysteme von Mafu bringen 24 Weiss-Linearmotorachsen und Drehmodule auf gerade mal sechs Quadratmetern 600 Federn pro Minute auf Position.

Kundenspezifische Linearmotorachse mit 2,8 Meter Länge: In einer Zykluszeit von 4,5 Sekunden verteilt sie die Werkstückträger auf einen von acht Bestückungsplätzen. (Bilder: Weiss)

Eine kundenspezifische, 2,8 Meter lange Weiss-Linearmotorachse, acht HN-200-Linearmotorachsen mit aufgesetzten ST-140-Drehmodulen, endlose Meter Kabel und Schläuche, verbaut in 18 Kubikmetern Stahl und Aluminium – das ist die Federbestückungsanlage von Mafu in Zahlen, mit der sich Kontaktfedern in einen Werkstückträger einsetzen lassen, und zwar 600 Federn pro Minute. Handarbeitsplätze können da kaum mithalten, weder im Hinblick auf Menge noch auf Zuverlässigkeit. Ganz abgesehen von den Nerven der Werker, die wahrscheinlich schon beim Entwirren der Federn verzweifeln würden.

Federentwirrung und Zuführung ist das Kerngeschäft von Mafu, das Unternehmen realisiert aber auch komplette Sonderanlagen. Ein Beispiel ist die aktuelle Anlage zur Bestückung von Kraftfahrzeug-Assistenzsystemen mit Spulenkontaktfedern, bei der die eigentliche Federentwirrung und -zuführung hinter dem ausgeklügelten Handling der zu bestückenden Werkstückträger schon fast verschwindet. Die in Zusammenarbeit mit Weiss entstandene Anlage setzt auf acht parallelen Bearbeitungsstationen jeweils bis zu 18 kleine, elf Millimeter lange Kontaktfedern in die Bohrungen eines Werkstückträgers ein.

Doch der Reihe nach: Der Weg der Feder beginnt oben auf der Maschine. Auf einer Bühne stehen vier Mafu-Trommelförderer, die mit ihren Mitnehmerschaufeln die Federn in zwei Linearschienen schaufeln, in denen doppelte Teile erkannt, die Federn entwirrt und an zwei Zuführschläuche übergeben werden. In der nachfolgenden Kaskade, die als Puffer dient, werden die Federn zusätzlich auf Verformungen und Lagerichtung überprüft. Verformte Federn werden ausgeschleust, falsch orientierte über einen Looping gewendet. Für das Handling der Werkstückträger gab es seitens des Endkunden strikte Anforderungen hinsichtlich Taktzeit, Standzeit, Entstörsicherheit und Platzverbrauch. Um das Konstruktionsziel zu erreichen, sprach alles für den Einsatz hochdynamischer und flexibler Linearmotorachsen. Die Wahl fiel auf Weiss. Der Endkunde, der die Linearmotorachsen aus Buchen bereits an anderer Stelle erfolgreich einsetzt, hatte Weiss als Lieferanten ins Spiel gebracht. „Letztendlich entscheidend – sowohl für uns als auch den Endkunden – war, dass Weiss als einziger Anbieter eine Lebensdaueranforderung von 30 Millionen Zyklen fest zusagen konnte“, erklärt Martin Weinundbrot, der zuständige Projektleiter bei Mafu.

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24 Achsen auf sechs Quadratmetern

Die Aufteilung in acht Parallelprozesse erhöht die Bestückungsfrequenz und erleichtert die Entstörung. So wird eine Bestückungsfrequenz von 600 Federn pro Minute erreicht.

So entstand ein Handling mit einer beachtlichen Achsendichte von 24 Achsen auf gerade mal sechs Quadratmetern: Das Rückgrat der Anlage bildet eine mächtige, 2,8 Meter lange kundenspezifische Linearmotorachse, die in Buchen speziell für diese Anwendung angefertigt wurde. „Anfangs hatten wir Bedenken, dass eine Linearachsenlösung ein Nadelöhr darstellen könnte,“ erinnert sich Ralph Lehleuter, der Geschäftsführer von Mafu, an die Projektierung, „doch mit der von Weiss eingesetzten Technik konnten wir feststellen, dass die Achse alles andere als ein Nadelöhr ist.“

Die Linearmotorachse braucht gerade mal eine Sekunde, um ihren Schlitten auf jede frei programmierbare Position entlang ihres 2.800 Millimeter langen Verfahrwegs zu bringen. Auf diesem Schlitten sitzt eine Spindelachse mit zwei Greifern für die Werkstückträger. Zur Montageerleichterung und um Zeit zu sparen, wurde diese Baugruppe von Weiss samt Energieketten und Schmiersystem komplett vormontiert angeliefert. Als Z-Achse wurde auf Wunsch des Endkunden eine zugekaufte Spindelachse eingesetzt. Der Weg der Werkstückträger beginnt beziehungsweise endet auf zwei Bandsystemen, die über eine Kombination aus kurzer Linearmotorachse und ST-55-Dreheinheit an den restlichen Produktionsprozess übergeben werden.

Von der Übergabeposition des Bandsystems nimmt die große Transportachse dann die Werkstückträger auf und verteilt sie mit einer Taktzeit von 4,5 Sekunden auf einen von acht Bestückungsplätzen. Die Aufteilung der Bestückung in acht Parallelprozesse war nötig, um die geforderte Bestückungsfrequenz von bis zu 600 Federn pro Minute zu erreichen. Sie erleichtert darüber hinaus auch die Wartung: Im Fall einer Störung kann so die stillgelegte Station einfach überfahren werden, ohne die gesamte Anlage stoppen zu müssen – eine wichtige Forderung des Kunden. An den einzelnen Stationen übernimmt dann eine Bestückeinheit, die aus einer HN-200-Linearmotorachse mit aufgesetzter ST-140-Dreheinheit besteht, den Werkstückträger. Um Platz zu sparen sind die acht Bestückeinheiten, die ebenfalls vormontiert von Weiss geliefert wurden, abwechselnd auf zwei Ebenen angeordnet.

Bestückungsablauf in 20 Sekunden

Aufgrund hochdynamischer Linearantriebe und präziser Kugelumlaufführungen kann die HN-ST-Kombination in gerade mal 20 Sekunden den komplexen Bestückungsablauf durchführen: Werkstückträger einziehen, dessen 18 Bohrungslöcher mit einer Präzision von einem hundertstel Millimeter unter der Federzuführung positionieren und ihn abschließend wieder zur Übernahme durch die Transportachse nach vorne schieben.

as

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