Das Steinbeis-Forschungszentrum ALP hat sich auf die Automatisierung in Leichtbauprozessen spezialisiert und konstruierte mit Partnern im Auftrag eines Unternehmens aus der Kunststofftechnik eine Anlage zur Montage von Kunststoffkoffern. Dabei vertraute […]
Das Steinbeis-Forschungszentrum ALP hat sich auf die Automatisierung in Leichtbauprozessen spezialisiert und konstruierte mit Partnern im Auftrag eines Unternehmens aus der Kunststofftechnik eine Anlage zur Montage von Kunststoffkoffern. Dabei vertraute Steinbeis ALP auf den Industriestecker, eine Mehrfach- und Mehrmedienkupplung der Eisele Pneumatics GmbH & Co. KG, des Experten für hochwertige, einfach zu montierende Anschlusslösungen.
In der am Steinbeis ALP in Chemnitz entwickelten und gebauten Maschine werden Kunststoffkoffer montiert (Foto: Steinbeis ALP)
Das Steinbeis-Forschungszentrum Automation in Leichtbauprozessen (ALP) ist Teil des Steinbeis-Verbundes und trägt nachhaltig zum Wissens- und Technologietransfer von Forschungsergebnissen in die Praxis bei. Das Steinbeis ALP mit Sitz in Chemnitz beschäftigt 10 Mitarbeiter und arbeitet in Forschung und Entwicklung eng mit der Technischen Universität Chemnitz sowie mit Partnern aus der Region zusammen. Steinbeis ALP führt maßgeblich Industrieaufträge aus, indem Ergebnisse der Grundlagenforschung in Praxisanwendungen überführt werden.
Ein aktuelles Projekt, welches Steinbeis ALP ab Sommer 2015 in enger Kooperation mit der Sotex Sondermaschinen GmbH aus Auerbach im Erzgebirge durchführte, beinhaltete die Konstruktion einer Anlage zur Montage von Kunststoffkoffern für die HVB Kunststofftechnik GmbH, ebenfalls aus dem Erzgebirge. „Die konkrete Aufgabe lautete, den Prozessschritt der Zusammensetzung von oberer und unterer Kofferhälfte durch 100 mm lange Scharnierbolzen zu automatisieren“, erläutert Steve Sockol, Projektleiter und Wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Steinbeis ALP mit Professur für Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung an der TU Chemnitz.
Die beiden Kofferteile werden auf einer modellspezifischen Wechselplatte pneumatisch fixiert (Foto: Steinbeis ALP)
Die Experten vom Steinbeis ALP setzten innerhalb von etwa vier Monaten die komplette Entwicklung, Montage und Inbetriebnahme der Anlage um, die bei der Sotex Sondermaschinen GmbH gebaut und im Frühjahr 2016 ausgeliefert wurde. Im Produktionsprozess übernimmt die Maschine nun direkt nach dem Spritzgießprozess das Zusammenfügen der Kofferhälften. Ober- und Unterteil werden dafür vom Bedienpersonal manuell in die Anlage eingelegt. Auf Knopfdruck erfolgt dann die automatische Montage von bis zu drei Scharnieren, die mit Schwenkgreifern dem Magazin entnommen, in der pneumatischen Einpressvorrichtung positioniert und schließlich hydraulisch eingepresst werden. Die Anlage ist eine offene Konstruktion, da sie für den häufigen Plattenwechsel und das manuelle Einlegen der Kofferhälften für das Bedienpersonal gut zugänglich sein muss. Kommt ein Mitarbeiter in den Sicherheitsbereich, sorgen Lichtschranken dafür, dass die Maschine sofort stehen bleibt.
Die Wechselplatte wird über den individuell konfigurierbaren Eisele-Industriestecker mit der Maschine verbunden (Foto: Steinbeis ALP)
Anschlüsse nach Wunsch frei kombinierbar
Für die unterschiedlichen Koffertypen die montiert werden, werden spezielle Formatteile verwendet, mit denen die Einzelteile pneumatisch gespannt werden. Ein Industriestecker als Schnittstelle versorgt diesen Prozess mit Druckluft. Auf der Suche nach der idealen Anschlusslösung entschieden sich die Projektpartner für Komponenten der Eisele Pneumatics GmbH & Co. KG. Das Unternehmen aus Waiblingen hat über 75 Jahre Erfahrung mit hochwertigen Steckanschlüssen aus Ganzmetall. Die ausgewählte Steckverbindung für dieses Projekt war der Eisele „Multiline“ Industriestecker, eine modulare Mehrfach- und Mehrmedienkupplung mit Adaptiveinsätzen. Sie wird nach dem Eisele-Baukastensystem zusammengestellt.
Die Adaptiveinsätze werden je nach Anwendungsfall von Hand in den Grundkörper eingesetzt, hier sind es elektrische Signale und Druckluft (Foto: Steinbeis ALP)
Die Bauteile aus Edelstahl mit rechteckigen Grundkörpern bestehen aus Stecker und Dose. Sie sind modular ausgelegt und können verschiedene Schlauchdurchmesser, Anschlusstypen und Medien flexibel integrieren. Auf diese Weise lassen sich in einer Schnittstelle Verbindungen für Pneumatik, Vakuum, Gase, Kühlwasser, Flüssigkeiten und sogar Stecker für Elektro- und Elektronikleitungen zusammenfassen – und damit exakt die Anschlüsse kombinieren, die für die jeweilige Anwendung erforderlich sind. Das Kuppeln und Entkuppeln ist dabei in kürzester Zeit möglich und kann dank optionaler Absperrfunktion auch unter Druck durchgeführt werden. Integrierte Codierungen in den Gehäusen schützen vor Verwechslungen beim Anschließen.
Dank des praktischen Verriegelungsbügels kann der Eisele-Industriestecker binnen Sekunden mit geringer Handkraft gekuppelt werden (Foto: Steinbeis ALP)
Die Steckverbindungen nach diesem innovativen und flexiblen System werden nahezu werkzeugfrei montiert und ermöglichen einen deutlich vereinfachten und beschleunigten Werkzeug- und Formatwechsel. Das überzeugte die Verantwortlichen bei Steinbeis ALP und Sotex. Der Grundkörper des in der Koffermontageanlage verwendeten Eisele Industriesteckers kann bis zu acht Verbindungen vereinen. Bisher sind für diese Anwendung vier pneumatische Anschlüsse in dem Stecker integriert, die die pneumatische Spannvorrichtung für die Kofferhälften versorgen. Ein weiterer Anschluss ist mit elektrischen Signalen belegt. Darüber werden die Rückmeldungen für die Positionsabfrage der Wechselplatten übertragen. Der Steckereinsatz ist bereits vorkonfektioniert und basiert auf der genormten M12-Technik. Dadurch werden potenzielle Fehlerquellen vermieden. Drei weitere Anschlüsse können also bei Bedarf noch nachgerüstet werden. Mit den Eisele Industriesteckern ließen sich diese Anschluss-Aufgaben hervorragend „am Stück“ lösen. Steve Sockol erklärt: „Uns überzeugte vor allem die leichte Handhabung, der geringe Bauraum und der robuste Aufbau der komplett aus Stahl gefertigten Mehrkomponentenstecker.“ Besonders der praktische Verriegelungsbügel erleichtert das Kuppeln und Entkuppeln des Eisele-Industriesteckers in wenigen Sekunden und verringert so die erforderliche Handkraft.
Mehrmedienkupplung beschleunigt Werkzeugwechsel
Der Eisele-Industriestecker kann auch mit einer Schlauchbündelung ausgestattet werden (Foto: Eisele)
Und diese haben sich in der Produktion bereits bewährt: 2.500 Koffer eines Typs wurden bereits im Serieneinsatz auf der Anlage gefertigt. Für die Erweiterung auf andere Koffervarianten wird die Maschine derzeit bei Steinbeis ALP nachgerüstet. Zukünftig sollen insgesamt zehn verschiedene Modelle damit produziert werden, für die die entsprechenden Wechselplatten ausgetauscht werden müssen. Dabei kann der schnell zu montierende Eisele Industriestecker seine Leistungsfähigkeit ganz ausspielen. Denn die Umrüstung muss schnell geschehen, da sie häufig erforderlich ist. Die Produktion der Koffer erfolgt nach Farben: Fünf bis sechs verschiedene Koffertypen werden jeweils in einer Farbe durchproduziert, montiert und weitergereicht. Nur 50 Sekunden dauert die Montage kleinerer Koffer mit zwei Scharnieren, 70 Sekunden die der größeren Koffer mit drei Scharnieren. Zwischenzeitlich muss bei Modellwechsel der entsprechende Plattentausch vorgenommen werden. „Dass der Werkzeugwechsel dank der flexiblen Industriestecker bei nur minimalem Zeitaufwand durchgeführt werden kann, macht das Verfahren sehr effizient, denn die Produktion wird farbweise durchgeführt. Ist die Spritzgussmaschine leergefahren, wird der gleiche Prozess für mehrere Modelle mit der nächsten Kunststoffarbe fortgesetzt“, beschreibt Steve Sockol. Dank des erfolgreichen Gemeinschaftsprojekts mit gebündeltem Know-how von Steinbeis ALP und Sotex, bei dem die Erfahrungen mit den Eisele Industriesteckern überzeugten, können sich die Konstrukteure von Steinbeis ALP gut vorstellen, diese auch für zukünftige Projekte einzusetzen.
www.eisele.eu/produkte/multiline/multiline-industriestecker/; www.konfigurator.eisele.eu/; www.hvb-kunststofftechnik.de/; www.sotex.com/; www.steinbeis.de
