Met expertise voor het optimale toevoersysteem

Smartphones, auto’s of computers: de productlevenscycli worden steeds korter. Toch heeft elk nieuw product ook de bijbehorende productiesetup nodig, die eveneens sneller gepland en gerealiseerd moet worden, zoals bijvoorbeeld de montageinstallatie inclusief toevoertechniek. Veel informatie en parameters moeten in overweging worden genomen om een optimaal resultaat te behalen in de samenwerking van de verschillende componenten voor een soepel verloop van het proces. Jarenlange ervaring, innovativiteit en gestandaardiseerde modules voor snelle beschikbaarheid kwalificeren de Amberger DEPRAG SCHULZ GMBH tot een wereldspeler op de markt van toevoertechniek. Om de verschillende achtergronden en verbanden van de toevoerbaarheid van verbindingselementen en hun optimale conceptie toe te lichten, heeft Thomas Lederer, toepassingsdeskundige voor schroeftechniek en automatisering bij DEPRAG, in een interview enkele vragen beantwoord.

Vraag: Het leveren van verbindingselementen, zoals bijvoorbeeld schroeven, via een toevoerslang is de voorkeursvariant van de toevoer, omdat dit momenteel de hoogste procesveiligheid en de kortste cyclustijden mogelijk maakt. Of een toevoer met slang mogelijk is, beoordelen de experts van DEPRAG in een toeleverbaarheid-analyse. Hoe verloopt een dergelijke analyse met inachtneming van alle eventualiteiten?

Lederer: De centrale vraag luidt: Is een automatische toevoer van de schroeven via slang mogelijk en zo niet, kan door een eenvoudige wijziging van de schroefgeometrie wellicht toch een toevoer via slang worden gerealiseerd? Een mogelijkheid om de toevoerbaarheid via slang te controleren, biedt een benaderingsformule (zie afbeelding 1). Aan de hand hiervan kan de toevoerbaarheid vooraf worden vastgesteld. In de formule wordt de verhouding tussen schroeflengte en schroefkopdiameter bepaald en hieruit wordt de mogelijke hoek van een schuine stand van het verbindingselement in de toevoerslang berekend. Is de hoekresultaat grenswaardig, dan komen onze specialisten in actie. Aan de hand van een schroefmaatblad bestaat de mogelijkheid om de daadwerkelijke schuine stand van de schroef in de passende toevoerslang via CAD-controle vast te stellen. Bij een negatief resultaat kan vaak door kleine wijzigingen in de schroefgeometrie, zoals het verkleinen van de kopdiameter of het verlengen van de schroefdraad, een toevoerbaarheid worden bereikt. Als een wijziging van de schroefafmetingen niet mogelijk is, biedt de pick-and-place-techniek uitkomst. Met deze toevoertechniek wordt het verbindingselement in een duidelijk gedefinieerde positie gebracht en staat zo klaar voor het oppakken door het schroefgereedschap met behulp van vacuüm, grijpsysteem of magnetisme.

Vraag: Nadat het verbindingselement nu via slang of pick-and-place-techniek is aangevoerd, moet het boven de schroefplaats worden gepositioneerd. Dit gebeurt met behulp van een schroefopname, die uitgevoerd kan worden als een kogel- of snavelhuls. Van welke specifieke criteria hangt de keuze van de huls af en welke oplossingen zijn er voor extreme gevallen, zoals zeer diepe schroefplaatsen?

Lederer: De bepalende criteria voor de schroefopname zijn de beschikbare ruimteomstandigheden op het onderdeel. De snavelhuls heeft ruimte nodig voor het openen van de snavelarmen, terwijl de kogelhuls een centratiemogelijkheid biedt in de buurt van de schroefplaats om een stabiele positie voor het vastschroeven te garanderen. De aard van de schroefopname wordt pas na uitgebreide analyse vastgesteld, om de optimale oplossing voor de hoogste procesveiligheid en ergonomisch werken te bepalen. Bijvoorbeeld, bij een diepe schroefplaats en de noodzaak om de schroef door een verzinking te geleiden, kan het gebeuren dat de schroef in de boring valt en het kernboorgat niet raakt. Dit kan scheef gaan staan en het hele proces blokkeren. Tegen dit door ons aangeduide probleem als 'vrije val' zetten wij het DEPRAG Feed Module in. Door middel van een vacuümgebaseerde schroefopname, een passende afleverhube en een geleide vacuümbuis wordt de schroef tot aan de verwerking in de diepe schroefplaats gebracht.

Vraag: Stichwoord ruimteomstandigheden – indien nodig worden schroefsjablonen ingezet voor een betere positionering van de kogel- of snavelhulzen. Zo wordt bijvoorbeeld voorkomen dat ze wegglijden op schuine behuizingsgeometrieën en wordt de procesveiligheid verhoogd. Heeft het herhaald positioneren van de sjabloon invloed op de taktijd van het schroefproces?

Lederer: Ja, omdat de schroefsjabloon bij elke onderdelenwissel opnieuw moet worden aangebracht en daarna weer verwijderd, is uiteraard rekening te houden met wijzigingen in de taktijd. Een tijdverlies is echter slechts onder voorbehoud, omdat elke boor in de sjabloon conische geleidingsassen heeft die het positioneren van de kogelhuls vergemakkelijken. Met toenemende aantallen schroefplaatsen kan het tijdverlies door het positioneren en verwijderen van de sjabloon dus worden gecompenseerd, of zelfs de totale taktijd worden verkort. Het gebruik van schroefsjablonen wordt vooraf, onder inachtneming van alle relevante aspecten, zorgvuldig geanalyseerd en alleen geïmplementeerd als het een positieve invloed op de toepassing heeft. Anders beperkt het gebruik zich tot gevallen waarin het gebruik van een sjabloon onvermijdelijk is. Dit geldt bijvoorbeeld voor gevoelige onderdelen uit de elektronica-productie, zoals die in smartphones of auto’s worden gebruikt, om beschadigingen bij het positioneren van de schroevendraaier door de operator te voorkomen.

Vraag: Voor het gebruik van een meervoudige toevoer zijn er verschillende mogelijkheden voor de systeemuitvoering – bijvoorbeeld met verdeelsystemen, een twin-gear met dubbele spoel of een combinatie van beide. Welke voordelen bieden de twee varianten voor de klant en waar hangt de beslissing van af?

Lederer: De inrichting van de toevoersystemen hangt af van het aantal te bevoorraden schroefsystemen en de productiesnelheid. Eenvoudige verdeelsystemen kunnen slechts scheiden, maar hebben geen invloed op de sequentie van de toevoer. Kort gezegd kunnen hiermee alleen schroefplaatsen worden bevoorrad die dezelfde behoefte aan schroeven per tijdseenheid hebben. Vibratie-spiralfoders met dubbele spoel, ook wel twin-gear genoemd, kunnen twee schroefplaatsen volledig onafhankelijk van elkaar bedienen en zo verschillende behoeften dekken. De vibratie-spiralfoder eacy feed van DEPRAG is als twin-gear beschikbaar. Daarnaast biedt hij nog andere voordelen voor de gebruiker: met de eacy feed zijn energiebesparingen van 80% mogelijk. Bovendien is eacy feed geschikt voor Industrie 4.0. Met de gestandaardiseerde, modulaire DEPRAG-componenten kunnen beide concepten van meervoudige toevoer ook worden gecombineerd, waardoor we op diverse individuele klantwensen kunnen inspelen. Onze experts berekenen voor de gewenste toepassing de ideale opzet qua aantal schroefplaatsen, cyclusduur, apparaatbehoefte en economische factoren. Het aantal uitgangen kan wel worden uitgebreid, maar dit heeft slechts tot op zekere hoogte zin in de praktijk.

Vraag: De kwaliteit van de te transporteren schroeven is een relevant onderwerp voor de beschikbaarheid van de installatie. Afhankelijk van de toepassing kunnen de benodigde reinheidsgraden hoger of lager uitvallen. Hoe bepalen de DEPRAG-experts de aanbevolen kwaliteitswaarde om een zo economisch mogelijke en toch procesveilige installatie te garanderen?

Lederer: De schroefkwaliteit volgens DIN bedraagt 3%, dat wil zeggen dat er onder 100 schroeven 3 defecte onderdelen mogen zijn. Dit is vaak niet voldoende voor de beschikbaarheid van de toevoertechniek. Er bestaat geen universele waarde voor alle toepassingen. Hogere kwaliteitsniveaus hebben een directe positieve invloed op de beschikbaarheid van de installatie. Eerst moet het optimale reinheidsniveau worden berekend, rekening houdend met de eisen aan de beschikbaarheid volgens VDI 3423. Dit wordt door onze toevoertechniekexperts vastgesteld, waarbij zij rekening houden met de uitvalrisico’s, om een technisch en economisch geoptimaliseerd en procesveilig totaalresultaat voor onze klanten te realiseren.