Montagetechnik

Anforderungen prägen Werkstückform

Je größer der wirtschaftliche Druck, desto mehr wird automatisiert. Die technischen Möglichkeiten dazu sind gut. Da liegt die Messlatte bezüglich automatisierungsgerechter Gestaltung der Produkte höher als bisher. Konnte sich einst der Werker bei der Montage die Finger verrenken, soll es heute der Roboter besser haben.

Bild 1: Griffflächen bewusst gestalten!

Dafür erwarten wir dann auch eine viel höhere Arbeitsgeschwindigkeit. Gestalterische Pluspunkte benötigt man bei den Einzelteilen, den Baugruppen und den Produkten. Die zu handhabenden Gegenstände haben Auswirkungen auf die Gestaltung der Greifer und der peripheren Einrichtungen für die Teilebereitstellung. Die Zahl der Empfehlungen für die richtige Gestaltung ist groß und reicht von der Teilezuführung und Montage über Funktionstest bei Baugruppen bis zum Verpacken der fertigen Erzeugnisse. Haupteinflussgrößen sind Form, Abmessungen, Masse, Oberflächengüte und Werkstoff der Teile. Die folgenden Beispiele sollen in der Gut-Schlecht-Darstellung zum Nachdenken anregen.

Greifen erleichtern
In der Behandlung und Manipulation der Teile gehört das Greifen zu den Standardfunktionen. Der Greifvorgang soll schnell und sicher ablaufen. Das kann durch eine greifgerechte Gestaltung unterstützt werden. Darunter versteht man die Hervorhebung von solchen geometrischen Merkmalen und Eigenschaften eines Objekts, die von möglichst einfachen und wenig angepassten Greifern sicher bewältigt werden können. Das Bild 1 zeigt, wie man eine Grifffläche bewusst ausprägen kann. Diese Fläche sollte allerdings später im Produkt möglichst keine Funktionsfläche sein, wenn Oberflächenverletzungen beim Greifen nicht völlig ausgeschlossen werden können.

Anzeige

Gestalterische Möglichkeiten sind zum Beispiel:

  • Anpassung der Form, beispielsweise parallele Griffflächen am Objekt,
  • Beachtung von Schwerpunktwirkungen und möglicherweise Veränderung sowie
  • gute Kraftwirkung vom Greifbacken zum Objekt.

Die Empfehlung, Objekte greifgerecht zu gestalten, ist letztlich ein Zugeständnis an die fehlende Vielseitigkeit der meisten Greifer.

Bild 2: Störkanten vermeiden - Selbstpositionierung ermöglichen!

Störkanten beseitigen
Beim automatischen Montieren durch Zusammenstecken der Teile kommt es darauf an, dass keine Störstellen Greifer und Fügeteil behindern. Störkanten, die umgangen werden müssen, kann es auch an notwendigen Montagevorrichtungen geben. Beim Fügen soll das Fügeteil idealerweise seine Lage im Basisteil durch Selbstpositionierung finden. Einführschrägen sind meistens unverzichtbar. Bild 2 zeigt das ursprüngliche und das korrigierte Design. Das Beispiel steht für eine ganze Palette von Empfehlungen. Störkanten und schlechte Zugänglichkeit zur Fügestelle erhöhen auch die Fügezeit. In vielen Fällen gelingt es aber nicht, eine Selbstpositionierung zu erreichen. Das kann als Automatisierungshemmnis gelten.

Ordnen erleichtern mit Symmetrie
Das Ordnen von Werkstücken gehört zu den teuersten Handhabungsfunktionen, wenn es sich nicht gerade um eine Kugel als Objekt handelt. Sie muss niemals orientiert werden. Ordnen ist das Bewegen von Körpern aus einer unbestimmten in eine gewünschte Orientierung und Position beziehungsweise Bewegungsrichtung. Von Vorteil ist, wenn das Objekt um mehrere Achsen symmetrisch ausgebildet wurde. Bild 3 zeigt ein plattenförmiges Teil, das im verbesserten Design die Ordnungsmerkmale Bohrung und Senkung doppelt erhalten hat. Die Veränderungen müssen aber aus Gesamtsicht vertretbar sein. Das heißt, die drei Faktoren Produktaufbau, Teilefertigung und Zusammenbau müssen eine günstige Lösung werden. Die hängt dann auch stark vom Fertigungsverfahren ab.

Bild 3: Symmetrie vergrößern – Ordnen vereinfachen! a) ursprüngliche Konstruktion, b) symmetrisches Design.

Besonders bei Teilen mit schlecht erkennbaren Innenmerkmalen kann es auch geraten sein, Teile absichtlich und deutlich asymmetrisch zu gestalten. Dann sind die Ordnungsverfahren sicherer. Ein Maß für die Eignung automatisierten Ordnens ist die Ordnungswahrscheinlichkeit, das Verhältnis von günstigen Werkstückorientierungen zur Anzahl der überhaupt möglichen.

Schieben im Verband
Wie verhalten sich Werkstücke im Prozess? Man kann ihr Verhalten in das Ruhe- und Bewegungsverhalten einteilen. Zu letzterem gehört auch das Schieben in einer Führungsrinne oder das geführte Gleiten in einem Schachtmagazin. Werkstücke, die im Strang bewegt werden sollen, müssen Stoßflächen aufweisen, die ein Ausbrechen beim Schieben vermeiden. Bild 4 zeigt, wie ein unzweckmäßiges, zum Aufsteigen der Teile neigendes Design zum Bremsklotz wird. Auch eine Deckschiene hilft hier meistens nicht weiter, weil sich die Teile dann gegen die Schiene verklemmen. Man kann das durch geometrische Veränderung vermeiden. Ein Ausweg wäre auch eine Strangbildung in Querlage der Teile, wenn es keinen Spielraum für geometrische Eingriffe gibt. Wichtig ist, dass man das Werkstückverhalten bei der Planung von Handhabungstechnologien nicht übersieht. Lässt sich gar nichts verändern, was durchaus vorkommt, muss man über eine andere Zuführtechnik nachdenken.

Bild 5: Teileanzahl reduzieren – Montage vereinfachen!

Montage hat Reserven
Automation in der Montage hat es mit sich gebracht, mehr über montagegerechte Gestaltung nachzudenken. Gestaltungsregeln sind außerdem zeitvariant. Was gestern noch gut war, kann morgen schon viel besser oder anders gemacht werden. Viele Regeln helfen dabei auf die Sprünge. Bild 5 zeigt ein Beispiel. Was wurde verändert?

  • ein Teil weniger
  • Schnappverbindung von oben
  • Einführschräge am Lagerzapfen.

Schnappverbindungen sind schnell ausführbar. Für das Fügen genügt eine einfache geradlinige Bewegung. Manchmal gelingt es, mehrere Einzelteile zu einem Komplexteil zusammenzufassen. Komplexteile sparen nicht nur ein oder mehrere Teile ein, sondern auch Zuführ-, Füge- und Kontrolleinheiten. Die Hardware wird deutlich einfacher und billiger. Auch sollte die Anzahl der Gleichteile möglichst groß sein, also eine einzige Schraubengröße einsetzen statt verschiedener Durchmesser und Längen.

Stefan Hesse

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Schraubstrategie

Kunststoff fügen

Die Kunststoffdirektverschraubung hat sich im Bereich der mechanischen Verbindungstechnik bewährt und wird seit mehr als 30 Jahren erfolgreich eingesetzt. Verschraubungen in Kunststoff bekommen Anwender mit dem Koala-Verfahren von Desoutter in den...

mehr...
Anzeige
Anzeige

Automationsstation

Speedy und intuitiv

Speedy 200 ist eine autarke und mobile Automationsstation mit integriertem Speicher und optionalen Zusatzfunktionen von Martin Systems. Sie ist kompakt ausgelegt und intuitiv zu bedienen.

mehr...

Richtmaschine

Bohrer automatisch richten

Die neue Richtmaschine RM-1000 von Föhrenbach ist eine hochautomatisierte Spezialmaschine zum Richten von Tieflochbohrern. Die Vorteile des maschinellen Richtens sind signifikant: So ist die Ausschussrate beim automatisierten Richten nachweislich...

mehr...