Bei kompakten Lösungen im Sonderanlagenbau zählt neben einer hohen Präzision jedes Gramm und jeder Kubikzentimeter Bauraum. Genau für derartige Anforderungen sind viele Automationsmodule von Schunk konzipiert. OSK aus Rottweil hat die Schnittmenge erkannt und nutzt die leistungsdichten Komponenten fernab der klassischen Handhabung als Spannmittel in einer Reinigungsanlage für Lkw-Kolben.
OSK (Ott Sonderkonstruktionen + Prototypenbau) ist auf die Konzeption und den Bau von Anlagen für die industrielle Teilereinigung spezialisiert. Eine besondere Herausforderung war die Konstruktion einer Hochdruckreinigungsanlage für den Motorenspezialist Mahle in Rottweil. Sie befreit die schwer zugänglichen Hohlkammern reibgeschweißter Lkw-Kolben von den Rückständen des Schweißvorgangs und von den Spänen der vorhergehenden Dreh-/Fräsbearbeitung. Hierfür werden die Kolben in PZN-plus 125-1 Zentrischgreifern des Kompetenzführers für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk gespannt und deren Innenraum mittels Kühlschmiermittel gereinigt.
Für eine dauerhaft hohe Prozessstabilität ist nach Angaben von Inhaber Ralf Ott neben der zuverlässigen Abdichtung der Kühlkanalöffnungen vor allem die exakte Position der Kolben entscheidend. Um Letzteres zu gewährleisten, werden die Kolben per Roboter in einem auf einem Drehteller montierten PZN-plus platziert und zur Vorpositionierung kurzzeitig zentrisch gespannt. Drei einsatzgehärtete Positionierlanzen mit abgeschrägter Spitze richten den Kolben über Kühlkanalöffnungen exakt aus, bevor der Zentrischgreifer das Werkstück mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,01 mm final fixiert.
Auf der Spülposition fahren anschließend drei hydraulisch betätigte Spüllanzen (ø 5 mm) berührungslos in das weiterhin im Greifer gespannte Werkstück ein. O-Ringe dichten die Öffnungen ab. Ein spezielles Spülprogramm und ein Druck von 100 bar stellen sicher, dass auch stark haftende Partikel aus dem Hohlraum entfernt werden. Um Beschädigungen der Spüllanzen und des Werkstücks zu verhindern, hat beim Spülen ausschließlich der O-Ring Kontakt zur Kühlkanalöffnung. An einer dritten Station wird schließlich die im Kolben verbliebene Emulsion mithilfe von Druckluft abgesaugt.
Vielzahnführung und Keilhakenkinematik kombiniert
Als Spannelemente nutzt OSK zwei pneumatisch angetriebene Zentrischgreifer PZN-plus 125-1 mit selbst gefertigten, hartcoatierten Backen. Anstelle einer klassischen T-Nut gewährleistet bei ihnen die von Schunk patentierte Vielzahnführung eine besonders hohe Stabilität und Präzision. Parallel angeordnete Prismenführungen minimieren den Verschleiß und das Führungsspiel. Da sich Kräfte und Momente auf mehrere Führungsflächen verteilen, sind die Greifmodule deutlich höher belastbar als konventionelle Greifer. Hinzu kommt, dass die beim PZN-plus eingesetzte Keilhakenkinematik eine hohe Kraftübertragung und eine synchrone Bewegung der Grundbacken ermöglicht.
Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich die vielzahngeführten Greifer von Schunk sowohl für die klassische Handhabung als auch zum Fixieren beziehungsweise Spannen von Werkstücken. In Bau-größe 380 erreicht beispielsweise der PZN-plus enorme Spannkräfte bis 57 000 N.
Flacher, günstiger und variabler
Nach Angabe von Ralf Ott ist es für die Prozessstabilität der Reinigungsanlage entscheidend, dass die Greifer absolut zentrisch spannen. Ansonsten würden die Lanzen oder der Kolben beschädigt. Darüber hinaus „punkten die leistungsdichten Greifmodule von Schunk mit einer geringen Bauhöhe, einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis und einem großen Hub“. Letzterer sei entscheidend, damit auf der Anlage unterschiedliche Kolbendurchmesser ohne Backenwechsel in ein und demselben Greifer gespannt werden können. „Bei Einführung einer neuen Kolbentechnologie müsste gegebenenfalls nur die Lanze gewechselt werden. Die Greifer selbst könnten unverändert weiter genutzt werden“, so Ott.
Auch zur Versorgung der fest auf dem Drehteller montierten Greifer mit Druckluft nutzt OSK eine pneumatisch-elektrische Drehdurchführung aus dem Greifsystemprogramm von Schunk. Diese verhindert ein Aufwickeln der Energiezuführungen und ermöglicht Endlosdrehbewegungen. Je nach Ausführung enthält sie bis zu vier Pneumatikdurchführungen (max. 10 bar) und bis zu 10 Elektroübertragungen (max. 60 V/1A). Über eine Erweiterung der Anlage um zwei Greifer und eine Modifikation der Prozessparameter ließe sich die Taktzeit nach Angaben von Ralf Ott weiter senken.
Leistungsdichte Drehdurchführung
Zuwachs beim Roboterzubehör von Schunk: Die DDF 2 ist gezielt für hohe dynamische Belastungen ausgelegt, wie sie beim Einsatz moderner, leistungsstarker Roboter auftreten. Statt über eine Welle aus Aluminium werden die Kräfte und Momente über eine Welle aus Stahl aufgenommen. Leichtgängige und besonders langlebige Dichtungen gewährleisten ein geringes Losdrehmoment. Die DDF 2 gibt es für die Durchleitung von Pneumatik, elektrischen Signalen und für die kombinierte Durchleitung von Pneumatik und Elektrik.
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