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RoboterLanger Arm in der Mikrofabrik

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Luftreibungsdämpfer, MontagestationAlles im Griff

Die Zimmer GmbH hat für Küchenschubladen einen speziellen Stoßdämpfer entwickelt. 2008 fertigte sie davon mehrere Millionen Stück, die meisten auf Montageautomaten, ausgestattet mit Komponenten der Sommer- automatic. Chefredakteur Hajo Stotz bekam die Gelegenheit, einen Blick in die hocheffiziente Dämpfer-Montage zu werfen.

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Luftreibungsdämpfer: Alles im Griff

Jeder, der bereits einmal ein Küchenstudio besichtigt hat, kennt diesen Griff zur Schublade: Wie läuft sie? Ist sie und wie ist sie gedämpft? Selbstschließende, gedämpfte Teleskopschienen sind heute in fast jeder Küchenschublade verbaut. Für viele Möbel-Käufer ist diese Komfort-Funktion ein wichtiges Kriterium, um die Qualität einer Küche einschätzen zu können.

Verantwortlich dafür, dass die Schubladen sanft in ihre geschlossene Position zurückgleiten, ist ein kleiner Stoßdämpfer in den Führungsschienen. Hergestellt wurde er im badischen Rheinau. Denn dort wurde er 2001 von der Zimmer GmbH entwickelt.

Auf Grund der Nachfrage nach einer preisgünstigen Alternative zu den klassischen hydraulischen oder pneumatischen Industrie-Stoßdämpfern wurde die Zimmer GmbH vor eine neue Herausforderung gestellt, welche in kurzer Entwicklungszeit auch zum Erfolg geführt wurde.

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Das Ergebnis schlug im Markt ein: 2008 wurde in Rheinau, einem Ort nahe der französischen Grenze, bereits in zweistelliger Millionen Höhe gefertigt. Die von Zimmer für die Möbelindustrie entwickelten Stoßdämpfer arbeiten pneumatisch und bestehen nahezu komplett aus Kunststoff. Bei der jüngsten Generation der Luftreibungsdämpfer wird sogar die Kolbenstange, die bis dahin noch aus Metall war, nun aus Kunststoff hergestellt.

Die Montageautomation zeigt sich so ausgeklügelt wie die Produkte selbst und wird, auch mit Unterstützung des Automatisierungsspezialisten Sommer-automatic aus Ettlingen, einer Tochtergesellschaft der Zimmer-Group, ebenfalls ständig weiter optimiert. So konnte zum Beispiel bei der Montage des Luftreibungsdämpfers durch die Optimierung des Automaten die Taktzeit um mehr als 20 Prozent gesteigert werden.

Steigerung um über 20 Prozent

Die Montagestation setzt sich aus zwei getrennten Rundtakt-Tischen zusammen und ist in mehrere Stationen aufgeteilt. Gestartet wird mit der Vereinzlung der Bauteile, welche im folgenden zu einem kompletten Dämpfer zusammengesetzt werden. Die Bauteilannahme am Rundtakttisch erfolgt mit einem Parallelgreifer der Serie GP400X.

Die Parallelgreifer sind in neun Baugrößen mit Hüben von 3 bis 30 Millimeter pro Backe sowie zwei unterschiedlichen Kraft- und Hubvarianten mit und ohne mechanische Greifkraftsicherung erhältlich. Durch eine optimale Umlenkung der Antriebskraft werden Greifkräfte von 85N bis 15.000N erreicht. Dank Einsatz modernster Fertigungs- und Veredelungsverfahren sowie der Verwendung optimaler Werkstoffe ist eine Wartung dieser Präzisionsgreifer der Sommer-automatic erst nach zehn Millionen Zyklen erforderlich. Dadurch zählen die Greifer der Serie GP400X zu den wirtschaftlichsten ihrer Klasse.

Die klassische T-Nuten Flachführung ist auf Grund ihrer überlegenen Vorteile nach wie vor eine der am häufigsten im Werkzeugmaschinenbau eingesetzten Bauformen. Erheblich schlagunempfindlicher im Vergleich zu anderen Führungssystemen gewährleistet sie hohe Steifigkeit und verbindet dies mit langer Lebensdauer. Mit diesen Eigenschaften sind die neuen Präzisionsgreifer exakt auf anspruchsvolle Anwendungen zugeschnitten: Extrem robust, dauerhaft präzise und funktionell.

Komplett neue Erfahrungen musste das Team von Zimmer und Sommer-automatic sammeln, als von einer Metallkolben- auf eine Kunststoffkolbenstange umgestellt wurde. Das war eine Herausforderung: der Kunststoff greift sich anders, ist nicht so starr wie Stahl und erfordert dadurch bei der Montage „mehr Gefühl“ und eine noch höhere Genauigkeit. Heute funktioniert dies problemlos.

Doch Zeit ist auch bei der Dämpferproduktion Geld, und so werden die Automaten ständig optimiert. Die ersten Automaten hatten noch keine Rundtische, sondern arbeiteten in Linie – die Umstellung war ein wichtiger Schritt, um den Montageprozess weiter zu stabilisieren und die Taktzeiten zu reduzieren.

Weitertakten während der Bewegung

Den bislang größten Optimierungserfolg erzielte Zimmer, als sie auf Anraten der Spezialisten von Sommer-automatic einen Kniehebelgreifer der Serie GK einsetzen. „Durch das Einsetzen des Greifers ist ein Weitertakten während der Bewegung möglich“, erläutert der technische Berater Alexander Luna. „Hinzu kommt, dass der Öffnungswinkel des Greifers einstellbar ist. Das bietet den großen Vorteil, dass diese nur so weit öffnen, um an den Stationen gerade noch so durchzukommen und nicht jedes Mal den kompletten Öffnungswinkel fahren müssen. Nur so ist eine schnelle und effektive Arbeit möglich. „Die Montageanordnung, wie wir sie hier realisiert haben, ist nur mit dem Kniehebelgreifer der Serie GK zu machen“, erläutert Alexander Luna, technischer Berater bei Sommer-automatic. „Beim Parallelgreifer wurde zusätzlich ein Linearzylinder der Serie LS für den Linearhub verwendet. Somit wurden mehr Bauraum benötigt und längere Taktzeiten verursacht.“

Große Greifmomente realisierbar

Der pneumatische Kniehebelgreifer der Serie GK der Sommer-automatic wurde speziell für die Serienfertigung an Rundtakttischen oder Fließbändern entwickelt: Sein 90-Grad-Öffnungswinkel erspart einen linearen Hub. Seine Power erhält der Greifer aus einem zwangsgeführten Kniehebelgetriebe, das durch Untersetzung der Kolbenkraft große Greifmomente entwickelt. Die maximale Kraft wird genau am Hubende erreicht, was ein starkes und zuverlässiges Greifen verspricht. Die synchronisierte Zwangsführung sorgt zudem für zentrisches Greifen der Backen. Trotz geringer Baugröße bringen die Greifer über den doppelt wirkenden Pneumatikzylinder bis zu 4.250 Newton auf.

Ein weiterer Benefit der Greiferserie GK15N bis GK50N, die Sommer-automatic in sechs Baugrößen zwischen 70 und 3.500 N Greifkraft bietet, ist die variable Hubeinstellschraube. Einmal aufs richtige Maß gebracht, erlaubt sie auch den Einsatz kürzerer Greifbacken, was zu erheblich weniger Schwungmasse führt. Dadurch steigt die Wirtschaftlichkeit und ermöglicht schnellere Zyklen und Prozessabläufe.

Die Schwenkeinheit der Serie SF wurde für die Rundtakttische ausgewählt, da sie durch ihre extreme Robustheit und kompakte Außenabmessungen besticht. In den neuen Ausführungen ist eine Positionsabfrage über Magnetfeldsensoren möglich. Außerdem bietet eine neue Gerätevariante einen komplett variabel einstellbaren Schwenkwinkel im Bereich von 0° bis 180°.

Basis der Flachschwenkeinheiten sind zwei doppelt wirkende Pneumatikzylinder, die für einen kraftvollen Antrieb in beide Richtungen bei einem Drehmoment von bis zu 130 Newtonmeter sorgen. Durch die Kraftübertragung über Zahnstange und Zahnrad wird die Antriebskraft optimal in ein Drehmoment umgelenkt. Dabei gewährleistet die zweifache Kugellagerung eine hohe Momentenaufnahme. Die Geschwindigkeit lässt sich über eine integrierte Drosselverschraubung regulieren.

In der Standardversion ist der vorgegebene Winkel (90/180°) in den Endpositionen auf plus/minus drei Grad einstellbar. Mit der neuen voll einstellbaren Variante können Schwenkwinkel sogar applikationsspezifisch frei konfiguriert werden.

Die in sechs Baugrößen erhältlichen Flachschwenkeinheiten arbeiten mit hoher Wiederhol-genauigkeit bei gleich bleibendem Dämpfungsverhalten. Dabei sind die integrierten, hydraulischen Stoßdämpfer mit Wendelnuttechnologie ein Novum der Ettlinger Handling-Spezialisten. Sie sorgen für ein verschleißarmes Anfahren der Endlagenposition, wobei die Energieabsorption auf sanfte Weise erfolgt.

Durch die Einschraubtiefe der Stoßdämpfer lässt sich die Dämpfungscharakteristik individuell einstellen. Die patentierten Stoßdämpfer sind im Druckraum eingebaut und werden durch permanenten Luftstrom gekühlt, was ein gleich bleibendes Dämpfungsverhalten sicherstellt. Ein Wärmeproblem entsteht bei dieser Bauart also nicht.

Für die schlauchlose Luftübertragung können bis zu acht vorhandene, pneumatische Durchführungen genutzt werden. Der Vorteil: Das spart ein sonst mitschwenkendes Schlauchpaket ein und verringert die Störkonturen. Durch direktes Anschrauben am Gehäuse bleiben die Außenabmessungen kompakt. Dabei sorgt der große, präzise Aufnahmeflansch für eine einfache Werkzeuganbindung.

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