Beispielhaft gelungene Automation: ACE Kleinstoßdämpfer in der Praxis

Es gibt einen guten Grund, warum hydraulische Dämpfer gegenüber konkurrierenden Lösungen wie Luftpuffern, Stahlfedern oder Pneumatikzylindern überlegen sind: gleichbleibende Kennlinien. Diese sorgen für lineare Verzögerung bewegter Massen ohne die sonst typischen Rückstoßeffekte. Nur industrielle Stoßdämpfer nehmen die Masse weich auf und verzögern sie gleichmäßig über den gesamten Hub statt wie Bremszylinder mit hoher Bremskraft am Hubanfang oder Luftpuffer mit ihrer typischen hohen Bremskraft am Hubende. So kann der nächste Takt schneller erfolgen, die entsprechende Anlage schneller arbeiten. Dies gilt auch für das Optimieren einer Fertigungsstraße durch das Verbauen von Kleinstoßdämpfern der ACE Stoßdämpfer GmbH. Die Verwendung von selbsteinstellenden Dämpfern des Typs SC190EUM zeigt eine Vielzahl der Möglichkeiten für Konstrukteure auf, gerade hinsichtlich der Integration von Maschinenelementen in bereits bestehende Anlagen. Wie alle Produkte von ACE zeichnen sich auch Kleinstoßdämpfer dank einer Vielzahl an Zubehör und Anschlussteilen durch leichte nachträgliche Montierbarkeit aus. So gelang es in diesem Fall mit den neuen Kleinstoßdämpfern, eine Fertigungsstraße, die aus verschiedenen Handhabungsmodulen besteht, zu optimieren. Dort werden unterschiedliche elektronische Bauteile wie Schaltwerke, Kleinmotoren, Schaltelemente und andere Komponenten auf Werkstückträgern von der automatischen Bestückung zum nächsten Arbeitsschritt transportiert, dann komplettiert und schließlich montiert. Mittels einer Lineareinheit der Montage zugeführt, sollte die Taktzeit der Bauteile auf 3.600 Takte pro Stunde gesteigert werden. Beim Hersteller wusste man, dass schnelle Transportbewegungen und rückprallfreies Abstoppen ohne eine optimale, weich einsetzende Endlagendämpfung nicht umsetzbar wären. Am Ende waren es die überlegenen Verzögerungseigenschaften der Stoßdämpfer mit deren Hilfe das Ingenieurteam die Fertigungsstraße insoweit modernisieren konnte, als dass sich die Kosten der Verbesserung um 50 Prozent im Vergleich zur Integration neuer Handlingmodule und die Betriebskosten durch Energieeinsparung um 20 Prozent reduzieren ließen. Zusätzlich freut man sich seitdem über eine Verminderung des Betriebslärms um 30 dB/A.

Hochwertige Dämpfungslösungen spielen Doppelpass

Der Firma mth – Maschinenbau Technologie Herrde ging es darum, hochwertige Ultraschallpressen zu schützen. Im Modell Ecoline Multi Edition befinden sich in Form von Sonotroden sehr präzise arbeitende Ultraschallschweißwerkzeuge, die aus hochwertigem Titan, Aluminium oder gehärtetem Spezialstahl gefertigt sind. Eine digitale Steuerungstechnik, ein Schnellwechselsystem der 

Schweißwerkzeuge sowie eine elektrische Arbeitshöhenverstellung des Maschinenkopfes sorgen einerseits für hohe Effizienz. Andererseits gilt es, die pneumatisch angetriebene und von einer Siemens-C7-Einheit gesteuerte Anlage möglichst schnell und sanft anzufahren sowie zu bremsen. Aus diesem Grund kommen in der Vertikalbewegung in beiden Endlagen Kleinstoßdämpfer von ACE als optimaler Schutz zum Einsatz. Schließlich sind selbst bewährte und ausgefeilte Konstruktionen wie diese nicht vor den Folgen eines Stromausfalles oder eines Bedienungsfehlers oder gar einer Cyberattacke gefeit. Es galt also, kostspielige Reparaturen und Stillstandzeiten im Fall eines Crashs zu vermeiden. Zum Abbremsen der Massenkräfte in der oberen Endlage wurden selbsteinstellende Kleinstoßdämpfer des Typs MC75EUM und im unteren Bereich einstellbare Modelle des Typs MA35EUM gewählt. Die MA-Familie kommt dann zum Einsatz, wenn bei bestimmten Konstruktionen die Dämpfungseigenschaften punktgenau auf die jeweiligen Aufgaben abgestimmt werden müssen. Im vorliegenden Fall achteten die Experten von ACE und mth bei der Auswahl der Kleinstoßdämpfer darauf, dass sich ihre Ausmaße ähneln. So verfügen beide über einen exakt gleichen Hub und über identische Durchmesser von Kolbenstange und Außenkörper. Dadurch waren sie problemlos in die elegant und schlank konstruierte Ecoline Multi Edition von mth zu integrieren.

Stillstandzeiten sind dank hochwertiger und dichter Dämpfer passé

Millionen Flaschen mit unterschiedlichsten Aufsätzen zu verschrauben, das ist die Aufgabe eines Universalverschraubers, der in Kooperation der Firmen Sonett, Metallatelier und ACE entstanden ist. Durch die neu konstruierte Anlage fällt zum einen das Nachziehen der Verschlüsse von Hand weg. Zum anderen sind Wartungsintervalle länger und Stillstandzeiten durch undichte Stoßdämpfer passé. Kern der Anlage ist ein Förderband, auf dem Flaschen mit aufgesetzten Verschlüssen zum Verschraubungsmechanismus geführt werden. Dort dienen Stangen als Führung, die je nach Größe der Flasche einstellbar sind. An ihnen sind vier sich asymmetrisch bewegende Gummirollen montiert, welche die Flaschen fixieren und anschließend deren Köpfe mit dem Verschluss verschrauben. Selbst Pumpflaschen mit Griff können dort im bereits verschlossenen Zustand gedreht und somit in einheitliche Positionen für den erleichterten Weitertransport gebracht werden. In allen Funktionen kommen sowohl in der oberen als auch der unteren Endlage ACE Kleinstoßdämpfer vom Typ MC150EUMH zum Einsatz. Im Gegensatz zum Einsatzfall bei mth sind die hier verwendeten Kleinstoßdämpfer nicht nur größer und stärker, sondern sie verfügen zudem über eine andere Dichtungstechnik. Deren Verwendung erklärt sich durch die auf die Dämpfer wirkenden Querkräfte in der unteren Endlage. Dafür verantwortlich ist ein nicht ganz biegefreier Arm der Anlage. Um für die davon ausgehenden Querkräfte gerüstet zu sein, arbeiten Kleinstoßdämpfer des Typs MC150EUMH mit einer Rollmembran-Dichtung. Im Gegensatz zu Dämpfern, die mit einem Nutring gesichert sind, wird hier die Kolbenstange weniger von der Dichtung weggedrückt, sodass Ölverlusten noch besser vorgebeugt werden kann.

Hydraulische Bremsen sind pneumatischen auch wirtschaftlich überlegen

Bei Pneumatikmodulen der Firma Zipatec Montagetechnik sind Kleinstoßdämpfer von ACE ebenfalls für das Abbremsen von Bewegungen beim Erreichen der Endlage zuständig. Andere Hersteller vergleichbarer Module überlassen die Bewältigung des Bremsvorgangs oft der Pneumatik. Durch den Wechsel der Art der Verzögerung von Massenkräften hat Zipatec es geschafft, dass sich das Abbremsen der Module in Vergleichsrechnungen kosteneffizienter und langfristig kalkulierbarer gestalten lässt. Wie die Entwicklungsarbeiten zeigen, so stehen den 

einmaligen Investitionskosten bei der Anschaffung von Stoßdämpfern Einsparungen von mehreren Tausend Euro auf Seiten der Betriebskosten gegenüber. Diese Einsparungen ergeben sich unter anderem daraus, dass sich dank der Stoßdämpfer von ACE die Massen mit dem kleinstmöglichen Pneumatikzylinder bewegen lassen, wodurch die Verwendung kleinerer Ventile und Wartungseinheiten möglich ist. Überdies wird permanent Druckluft und der zu deren betriebsweiter Verteilung nötige Strom gespart. So sind bei der pneumatischen Endlagendämpfung circa drei bis vier Kubikzentimeter Luft notwendig, die häufig auf bis zu 70 bar verdichtet werden. Wie Zipatec zeigt, ist das mit Kleinstoßdämpfern nicht nötig, da diese die Bewegungen sicher und schnell beim Erreichen der Endlage mit dem zusätzlichen Vorteil einer deutlich geringeren Maschinenbelastung abbremsen. In diesem Fall übernehmen Kleinstoßdämpfer vom Typ MC30EUM von ACE diese Aufgabe. Unterstützt durch die kostenlosen, von ACE rund um die Uhr auf der Homepage im Menü Berechnungen unter http://www.ace-ace.de/de/berechnungen.html zur Verfügung gestellten Möglichkeiten zur Auslegung, Berechnung und Bestellung von Kleinstoßdämpfern sowie durch die firmeneigene CAD-Datenbank und zusätzliche Testreihen, die man gemeinsam mit ACE durchführte, fiel bei Zipatec die Wahl auf diese selbsteinstellenden und wartungsfreien Dämpfungselemente. Sie sind mit einem Hub von acht Millimetern und einer Energieaufnahme von 3,5 Newtonmeter pro Hub bei den hohen Wiederholungszahlen der Linearmodule und den dadurch ebenfalls relevanten 5.600 Newtonmeter an Kräften, die es in der Stunde abzubauen gilt, in der Lage, die gewünschte hohe Wiederholgenauigkeit der Handlingmodule bei ihren linearen Bewegungen zu realisieren. Im ausgefahrenen Zustand gerade einmal 54 Millimeter lang und zehn Gramm leicht, lassen sich die Winzlinge von ACE in nahezu jede Konstruktion integrieren. Ein durchgehendes M8x1-Gewinde macht dies problemlos möglich und sorgt in diesem wie in den anderen drei Einsatzfällen für eine so effektive wie effiziente Verzögerung von Massenkräften.

Technikkasten

Kleinstoßdämpfer von ACE: Tuning für so gut wie jede Konstruktion

Die Komponenten der hier präsentierten Anwendungen stehen exemplarisch für die zehn Produktfamilien im Bereich der Kleinstoßdämpfer bei ACE. Dazu gehören z. B. auch Dämpfungs- und Bremselemente aus Edelstahl, welche die strengen Hygienevorschriften in der Lebensmittelindustrie oder Medizintechnik erfüllen. Bedenkt man, dass jede Stoßdämpferfamilie aus mehreren Typen besteht, die so gut wie alle gängigen Kraftbereiche von Handlings- und Automationsaufgaben abdecken, erklärt sich, warum ACE weltweit erfolgreich in Millionen von industriellen Konstruktionen vertreten ist. Die bewährten Qualitätsprodukte optimieren Maschinen auf so zuverlässige wie effektive Weise, indem sie Massen schnell und zerstörungsfrei bremsen. Bestimmte Modelle der kompakten, wartungsfreien, hydraulischen Maschinenelemente arbeiten bei Bedarf auch direkt im Pneumatikzylinder. Sie senken die Belastung nicht nur dort, sondern sind auch prädestiniert für den Einsatz in Miniaturschlitten, Handhabungsgeräten und in vielen anderen industriellen Anwendungen. Für hohe Standzeiten sorgen u. a. die innovativen Dichtungstechniken und die aus hochfestem, legiertem Stahl, massiv und topfförmig aus dem vollen Material gefertigten Stoßdämpferkörper mitsamt Hochdruckhülsen. Neben reichlich Zubehör, wie z. B. Bolzenvorlagerungen, bietet ACE auch noch Sondergewinde, Sonderhübe und auf spezielle Anforderungen zugeschnittene Sonderausführungen.

Autor:
Robert Timmerberg, M. A., Fachjournalist im DFJV, plus2 GmbH, Wermelskirchen, für ACE