Technische netheid in het montageproces

Pick-and-Place

Deeltje Killer

Railsgeleider

Railsgeleider

Onderbouwschroefeenheid

Vacuumafzuiging

Hoe een kwaadaardig virus mensen ziek kan maken, zo kunnen kleinste deeltjes onderdelen beschadigen, wat leidt tot functieverlies of, wanneer als systeemonderdeel gebruikt, zelfs tot volledige systeemuitval. De oorzaken voor het ontstaan van dergelijke gevaarlijke deeltjes in de productieprocessen van verschillende sectoren zijn divers. In de automobielindustrie ontstaan deeltjes vooral door slijtage tijdens de montage. DEPRAG Schulz GmbH heeft daarom het concept „CleanFeed“ ontwikkeld om contaminatie door deeltjes te voorkomen bij gevoelige onderdelen in het schroefmontageproces.

In veel sectoren wint de technische netheid steeds meer terrein en wordt het een belangrijke kwaliteitsnorm voor de gehele procesketen: van productie via logistiek tot montage. Primair zijn hiervoor de trends naar miniaturisatie, meer elektronica en het gebruik van nieuwe, lichte materialen verantwoordelijk. Hierdoor worden onderdelen enerzijds krachtiger en efficiënter, maar anderzijds ook gevoeliger voor de kleinste verontreinigingen.

De gevolgen van miniaturisering worden duidelijk bij injectiesystemen: deze moeten steeds hogere drukken weerstaan, terwijl de reeds kleine spaltmaten steeds kleiner worden en op sommige plaatsen slechts enkele micrometers bedragen. Micrometerkleine, harde, metallische deeltjes kunnen de spalten blokkeren en een voortdurende injectie veroorzaken. Dit kan de werking van een motor aanzienlijk beïnvloeden en leiden tot motorschade. Bij elektronische modules kunnen kleinste geleidende deeltjes kortsluiting veroorzaken. Deze problematiek wordt verder versterkt door het gebruik van nieuwe materialen, zoals koolstofvezelversterkte kunststoffen (CFK), omdat de deeltjes hiervan geleidend zijn.

De technieken en methoden om aan de toenemende eisen van technische netheid in productieprocessen te voldoen, zijn divers. Zo worden bijvoorbeeld werkzaamheden rond gevoelige onderdelen verplaatst naar cleanrooms of schone ruimten, en wordt alleen geschoold personeel met geschikte beschermkleding toegelaten. Dit moet voorkomen dat externe deeltjes worden ingebracht. Daarnaast worden onderdelen onderworpen aan uitgebreide reinigingsprocessen en wordt de vorming van deeltjes door slijtage tijdens transport voorkomen door middel van positioneerbare en antistatische verpakkingen.

Deze inspanningen om contaminatie door deeltjes te voorkomen, moeten zich consequent voortzetten in de montage, omdat hier gevaarlijke deeltjes door slijtage dicht bij de onderdelen kunnen ontstaan. Het risico is groot dat gevoelige onderdelen worden besmet met schadelijke deeltjes. Het aandeel van dergelijke onderdelen is bijvoorbeeld in de automobiel- en toeleveringsindustrie groot, waardoor technische netheid in het montageproces steeds meer centraal komt te staan.

Afhankelijk van het onderdeel en de eisen aan de netheid, moet de montagewerkplek mogelijk worden ingericht als cleanroom of schone ruimte. Een belangrijke rol speelt hierbij de componenten van de montagesystemen. Want gevaarlijke vuildeeltjes ontstaan al bij de toevoer van onderdelen en tijdens het daadwerkelijke schroefproces. Om te voorkomen dat deze gevoelige onderdelen en modules worden besmet met deeltjes, moeten deze worden vermeden, verwijderd of gereduceerd.

Voor deze uitdaging heeft de specialist uit Amberg voor schroeftechniek en automatisering, DEPRAG Schulz GmbH, een doorlopend concept ontwikkeld: het CleanFeed-concept. Het is gebaseerd op specifiek ontworpen CleanFeed-componenten, die volledig in huis bij DEPRAG worden ontwikkeld en vervaardigd. Deze variëren van geschikte toevoertechnieken tot op maat gemaakte schroeffunctiemodules en voorzieningen voor het afzuigen van vuildeeltjes die tijdens het montageproces ontstaan. Hiermee voldoet het concept aan de eisen van technische netheid — deeltjes vermijden, elimineren, reduceren — over het gehele schroefmontageproces.

Ongewenste deeltjes kunnen al ontstaan bij het afzonderen van schroeven. Zo wordt bijvoorbeeld bij gebruik van een vibratie-wendelförderer het voerelement, de spiraalbaan, in vibratie gebracht door een schokbesturing. Het sorteergoed wordt in kleine worpbewegingen voortbewogen. Door het voortdurende vibreren kan relatief veel slijtage ontstaan, die via de toevoeronderdelen in het hele toevoersysteem wordt meegevoerd. Daarom is een onderdelenvriendelijke en slijtarme toevoertechniek bij hoge eisen aan netheid al een belangrijke voorwaarde voor technische netheid in het montageproces. De DEPRAG schroefvoerder uit het CleanFeed-concept haalt de schroeven uit de voorraadbak via een scharnierende segmentvormige hefrail, wat nauwelijks slijtage veroorzaakt. Een sensor in de voorraadrail regelt het aantal benodigde hefbewegingen. Als minder voergut wordt verwerkt door de operator, levert het toevoersysteem dienovereenkomstig minder. Op de hefrail glijden de schroeven door middel van zwaartekracht via mechanische hindernissen en komen gesorteerd in de schroefafzondering. Via de toevoerslang wordt het voergut vervolgens naar het schroeffunctiemodule geleid. Niet-voorraadgereed gemaakte verbindingsstukken belanden terug in de vulbak.

Daarnaast kan in de toevoerslang, vooral bij bochten maar ook tijdens het "tobben" in rechte slangstukken, slijtage ontstaan. Hier biedt DEPRAG met de Particle Killer een goedkope en efficiënte vacuümbron, die restvuil opvangt en afzuigt. Naast de inline-variant, waarbij het gereinigde verbindingsstuk direct in de mondstuk van het schroefgereedschap wordt "geschoten", is er een Pick&Place-variant, waarbij de afzuiging plaatsvindt bij de afhaalpositie.

Nu begint het daadwerkelijke schroefproces. De handbediende en stationaire schroefgereedschappen van DEPRAG uit de MINIMAT®-EC-Servo-serie zijn speciaal ontworpen voor de eisen van technische netheid in schroefmontage. De schroefgereedschappen zijn onder andere ESD-geschikt (Engels: electrostatic discharge: elektrostatische ontlading), wat het afzetten van luchtgedragen vuildeeltjes door elektrostatische lading in de schroefmontage voorkomt. Daarnaast verminderen ze slijtage bij het insnijden van de schroefkop. "Tijdens het invoeren wordt het toerental verlaagd en pas verhoogd wanneer de klem correct is ingevoerd en de schroef kan worden vastgedraaid," aldus Dipl.-Ing. Robert Bachmeier, verkoopmanager Duitsland bij DEPRAG. De stationaire schroefgereedschappen kunnen bovendien worden uitgerust met vacuumaansluitingen om restvuil tijdens het bijstellen van het gereedschap via vacuümbronnen op te zuigen. Om te voorkomen dat onderdelen worden besmet door vallende vuildeeltjes, wordt bij de inbouwschroefgereedschappen ook een ondervloerschroefoptie aangeboden. "Zo kan de zwaartekracht worden benut voor technisch schone montage. Vuilvangers of speciale afzuiginrichtingen verzamelen indien nodig de vallende deeltjes voor eenvoudige verwijdering," aldus Bachmeier. Alle CleanFeed-componenten, met uitzondering van de ondervloereenheid, zijn zowel in handbediende als in stationaire uitvoering beschikbaar en zorgen voor schone en hygiënische montageomstandigheden (het vermijden van deeltjes in een grootte van 0,1 µm tot 5 µm respectievelijk 1 µm tot 1000 µm).

Met CleanFeed biedt DEPRAG een doorlopend concept dat gebaseerd is op decennia ervaring en knowhow op het gebied van technische netheid. Zo leverde het bedrijf al in de jaren 80 schroefinstallaties aan bekende Amerikaanse fabrikanten voor de montage van diskdrives. De montageomstandigheden voor het schroefproces voldeden daarmee aan cleanroom-eisen. Alles uit één hand — met het CleanFeed-concept heeft DEPRAG een oplossing ontwikkeld die een optimale afstemming van de individuele componenten en processen garandeert.