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Einstellbare Anschlagpuffer sind eine ziemlich unscheinbare Komponente einer Fahrzeugkarosserie. Aber: Der feste Sitz von Türen, Heckklappen oder Motorhauben ist ein unabdingbarer Beitrag zum Qualitätsempfinden im Auto. Neben der „Klapperfreiheit“ sorgen die Puffer mit ihren integrierten Gummielementen erheblich zur Aufnahme und Dämpfung von Vibrationen, die sonst an die Karosserie übertragen würden. Um diese Funktionen erfüllen zu können, besteht die Puffer-Baugruppe aus einer Halteplatte mit den Befestigungspunkten zur Karosserie und einer integrierten Gewindebuchse und einem höhenverstellbaren Gummipuffer (Bild 2). Letzterer ist als Kunststoff/Gummi-Verbundbauteil in Form einer Einstellschraube mit aufvulkanisiertem Gummiteil ausgeführt. Sowohl die Halterung, als auch die „Pufferschraube“, werden in zahlreichen, individuell auf die jeweiligen Automodelle abgestimmten Ausführungen produziert.

Ein großer Hersteller dieser Artikel ist Veritas aus Gelnhausen, ein Familienunternehmen mit rund 2730 Mitarbeitern. Die Kernkompetenz des Automobilzulieferers liegt in der Entwicklung von Gummiformteilen und Verbundbauteilen mit einem hohen Gummianteil. Für die Herstellung einer Anschlagpuffer-Baugruppe beauftragte Veritas den Automationsspezialisten Hahn Automation aus Rheinböllen mit der Konzeption zweier Automatisierungssysteme.

Wie der Haftvermittler vor der Gummierung auf die Schraube kommt

Die zentrale Komponente der Baugruppe ist der Gummipuffer. Er besteht aus einer Schraube mit selbsthemmendem Gewinde, die aus Polyamid 6.6 spritzgegossen wird, und dem aufvulkanisierten Gummipuffer aus EPDM-Kautschuk. Das Verbundbauteil wird in zwei getrennten Spritzgießprozessen hergestellt. Zwischen den beiden Fertigungsschritten liegt die Beschichtung des Schraubenkopfes mit einem Haftvermittler. Er dient zur Schaffung einer dauerhaften Haftbrücke zwischen der Thermoplast- und der Gummi-Komponente.

Für diesen Arbeitsprozess hat der Automatisierer Hahn Automation eine spezielle Bearbeitungszelle aus seinem Mastercell-Typenprogramm konzipiert. Dabei handelt es sich um eine Baureihe von standardisierten Automatisierungszellen in verschiedenen Baugrößen. Aus einem Modulbaukasten mit ebenfalls standardisierten Automatisierungskomponenten können diese Zellen leicht und flexibel an die spezifischen Bearbeitungs- und Montageaufgaben in den verschiedensten Fertigungsprozessen angepasst werden.
Im konkreten Fall ist sie mit einem Acht-Stationen-Rundttaktisch mit den entsprechenden Produktaufnahmen und Zuführeinrichtungen ausgestattet. Jeweils vier Schrauben werden in einem Arbeitstakt automatisch in die Teileaufnahmen eingesetzt. Danach wird der Haftvermittler aufgebracht, getrocknet und geprüft. In der letzten Station übernimmt ein Linearhandling die vier beschichteten Schrauben und setzt sie in eine Transferplatte ein, mit der sie an das Gummi-Spritzgießwerkzeug zum Aufspitzen des Gummipuffers übergeben werden (Bild 3). Da zahlreiche Produktvarianten produziert werden müssen, kann diese Automatisierungszelle ihre systembedingten Vorzüge zur Geltung bringen: Ihre Flexibilität erleichtert das Wechseln der Produktaufnahmen sowie die Anpassung der Bearbeitungsstationen sehr.

Komplexes Übernahmesystem für 2 x 64 Elastomer-Formteile

Die eigentliche Innovation des Automatisierungsprojekts ist das Konzept der Handlingautomation für das Einlegen und Entnehmen der Formteile in und von der Gummi-Spritzgießmaschine. Die Konzeption des komplexen Übernahmesystems erforderte, gerade weil es sich um Elastomerteile handelt, Erfahrung und Spezialwissen mit dem Handling solcher Teile. Und, so Thomas Koestler, Prokurist und Bereichsleiter für Spritzgießtechnik bei Veritas: „Das besitzen nur wenige Automatisierer.“

Für diese Anwendung programmierte Hahn einen Sechs-Achs- Knickarmroboter von Fanuc mit einer speziell für die Gummiindustrie gefertigten und von der Hahn Automation patentierten Liftmaster-Einlegevorrichtung ausgerüstet. Der Roboter ist als stand-alone-Einheit zwischen der Beschichtungszelle für den Haftvermittler und der Gummi-Spritzgießmaschine positioniert und mit einer Doppel-Manipulationsvorrichtung für 2 x 64 Formteile kombiniert. Dem entsprechend sind auch die Transferplatten mit 64 Formteilaufnahmen ausgeführt.
In der Transferplatte werden die Schrauben über eine integrierte, quer verschiebbare, Klemmplatte während des Transports bis zum Andocken auf der festen Seite (Düsenseite) des Gummi-Spritzgießwerkzeugs lagefixiert. Nach dem Andocken öffnet das Ausdrückersystem die Klemmplatte und schiebt anschließend die 64 Schrauben, mit den Gewindezapfen voran, in die Formteil- aufnahmen des Werkzeugs ein. Simultan dazu werden aus der gegenüber liegenden Kavitätenseite des Spritzgießwerkzeugs die 64 Schrauben mit den aufvulkanisierten Gummipuffern von der Greiferplatte, die sich auf der „Rückseite“ der Einlegevorrichtung befindet, übernommen (Bild 1). Mit den Fertigteilen und der leeren Transferplatte fährt der Roboter aus dem Werkzeug. Die Fertigteile werden über einem Förderband abgeworfen. Das leere Transfermagazin wird zur Neubestückung wieder auf das Transferkarree zurück geführt.
Thomas Koestler ist mit der gefundenen Lösung sichtlich zufrieden: „Hahn hat mit seinem Elastomer-Know-how und seinem großem Ideenreichtum alle Probleme bewältigt.“

Automation zur Montage der Baugruppe mit Pufferhöheneinstellung

Die kautschukbeschichtete Anschlagpuffer-Schraube und die Basisplatte müssen zu einer fertigen Baugruppe montiert werden. Dazu werden wiederum die erwähnten Bearbeitungszellen Mastercell eingesetzt und mit Sechs-Stationen-Rundtischen kombiniert (Bild 4). Um auf die, je nach Autotyp und Größe unterschiedlichen, Anschlagpuffertypen Rücksicht nehmen zu können, sind alle Rundtische mit einem Schnellwechselsystem für die Teileaufnahmen ausgestattet. Zur Endmontage kommen die Puffer-Basisplatten samt Gewindebuchse und Fixierdübel, sowie die Schraube mit dem Gummipuffer als Schüttgut in die Montagezelle. Pro Arbeitstakt eine Grundplatte, über der beim nächsten Arbeitstakt die „Pufferschraube“ positioniert und in der nächsten Station auf ein artikelspezifisches Höhenmaß eingeschraubt wird(Bild 5). Nach einer Prüfung wird die „Anschlagpuffer-Baugruppe“ ausgeworfen und ist damit fertig zum Einbau in das entsprechende Fahrzeug.

Kosteneffizienz
Flexible Produktions- und Montageprozesse durchAutomatisierungstechnik und Elastomer-Know how

Zur Fertigung von unterschiedlichen Anschlagpuffer-Baugruppen ist der Automobilzulieferer Veritas eine langjährige Zusammenarbeit mit Hahn Automation eingegangen. So konzipierte der Automatisierer, der rund 340 Mitarbeiter beschäftigt, zwei unterschiedliche Automatisierungssysteme für die Herstellung einer Anschlagpuffer-Baugruppe: System „Eins“ automatisiert die Aufbringung des Haftvermittlers auf eine Kunststoff-Schraube und organisiert das Einlegen und Entnehmen von jeweils 64 Schrauben in der Gummi-Spritzgießmaschine mittels Roboter. System „Zwei“ montiert die Gummi/Kunststoff-Verbundteile und die Montageplatte des Anschlagpuffers zu einer Baugruppe, inklusive Voreinstellung der Pufferhöhe. Eine wesentliche Voraussetzung für die Realisierung dieser effizienten und vor allem flexiblen Produktionseinrichtungen war das Komponentenspektrum und das spezifische Elastomer-Know-how von Hahn.

Autor

Über den Autor

Torben Fibich, Leiter Marketing, Hahn Automation, Rheinböllen, t.fibich@hahnautomation.com, Reinhard Bauer, freier Journalist