Entwirrung der Verwirrung

Technik

Zuführtechnik - Das Entwirren, Vereinzeln und prozesssichere Zuführen von als Schüttgut angelieferten Federn stellt besonders in der vollautomatisierten Großserienmontage elektrischer Baugruppen immer noch eine große Herausforderung dar.

17. Februar 2011

Ein Druck auf den Schalter, und das Licht geht an oder aus. Eine Handbewegung nur, die Milliarden Menschen weltweit tagtäglich machen – und doch fragt sich kaum jemand, was dabei im Inneren eines Schalters abläuft. Aber jeder erwartet, dass diese Funktionselemente der Elektroinstallation störungsfrei jahrelang funktionieren.

Dahinter stecken elektromechanisches Know-how und »eine Handvoll« Kunststoff- und Metall-Bauteile, die in hoher und vor allem reproduzierbarer Qualität hergestellt und zu Baugruppen und letztlich zu kompletten Schaltern montiert werden müssen (inklusive diverser mechanischer und elektrischer Kontroll- und Prüfprozesse).

Und weil hier im Normalfall immer große Stückzahlen gefragt sind, werden dafür Hochleistungsmontagemaschinen eingesetzt. Anders wären diese »einfachen« Montagearbeiten in einem Hochlohnland wie Deutschland unter wirtschaftlichen Aspekten kaum zu bewerkstelligen.

Umgekehrt wird aber auch ein Schuh draus, denn wenn die Symbiose aus Design, Funktionalität, Qualität sowie Effizienz in der Fertigung gegeben ist, lassen sich solche Funktionselemente wie Schalter, Taster, Dimmer, Steckdosen und so weiter sehr wohl wirtschaftlich und wettbewerbsfähig produzieren. Dies beweist eindrucksvoll die Elso GmbH aus Sondershausen.

Das Tochterunternehmen von Schneider Electric ist aus dem ehemaligen Kombinat Keramische Werke Hermsdorf Elektroinstallation Sondershausen hervorgegangen und produziert Elektroinstallationskomponenten und zwar sowohl eigene Schalterprogramme als auch Zulieferprodukte für die Schneider-Gruppe.

Interessant dabei ist, dass es im Osten Deutschlands nach wie vor eine große Affinität zu heimischen Produkten gibt, weshalb Elso hier einen Marktanteil von 25 Prozent hat. Das wiederum kommt nicht von ungefähr, denn Design, Funktionalität, Qualität und Preis stimmen und die Lieferfähigkeit ist auf der Basis der Produktion »vor Ort«“ auch gegeben. Des Weiteren hat sich bei Elso in all den Jahren ein Know-how angesammelt, das gruppenweit geschätzt wird und von dem alle profitieren. Aktueller Renner ist das Schalter-Designprogramm Elso Joy, das sich als individuell einsetzbares und robustes Schaltersystem für den Alltag in kurzer Frist bestens etablieret hat.

Zuführtechnik – Herz der automatischen Montage

Dazu Detlef Bader, Leiter Arbeitsvorbereitung und auch in die Beschaffung von Produktionseinrichtungen bei Elso involviert: »Das aus Duroplast gefertigte Produkt bietet durch sein Design sowie durch seine Kratzfestigkeit und Widerstandsfähigkeit einen sehr hohen Gebrauchswert und wird damit den Ansprüchen der täglich häufigen Nutzung absolut gerecht. Daran hat auch das Herstellungsverfahren seinen Anteil, denn daraus resultieren die stabile Struktur, die bedienerfreundliche Handhabung und vor allen Dingen auch die Funktionsqualität. Aufgrund der steigenden Stückzahlen sind wir von der zunächst halbautomatischen Serienmontage auf die vollautomatische Großserienmontage umgestiegen. Dabei erwies sich die Zuführung einzelner kritischer Bauteile als sehr große Herausforderung. Mit unserem Partner für den Bau von Vorrichtungen und Sondermaschinen, der ISS GmbH, Sondershausen, und deren Lieferant für die Zuführsysteme verschiedener Montage-Komponenten, der Afag AG, konnten wir jedoch eine rationelle und vor allem prozesssichere Lösung realisieren.«

Während sich die Vereinzelung und Zuführung der Kunststoffgehäuse, Grundplatten, Kontaktelemente, Schrauben und so weiter (auch als vormontierte Baugruppen) aus Schüttgutbunkern vergleichsweise einfach gestaltete, war das bei den Haltefedern ganz und gar nicht der Fall. Sie in einem direkt an die Baugruppen-Montage angeschlossenen Schneid-/Biegeautomaten aus Federstahl-Runddraht zu produzieren, erwies sich nach Abwägung unterschiedlichster Kriterien als zu aufwendig. Damit war klar, dass die Produktion der Federn in die externe Vorfertigung verlagert werden musste. Und das wiederum hatte zur Folge, dass die Federn in der eigentlichen Montage aus einem Schüttgutbehälter zugeführt werden mussten.

Fünf Anfragen, vier Absagen, die Lösung

Doch welcher Zuführtechnik-Anbieter wollte sich des Problems annehmen und konnte eine überzeugende sowie prozesssichere Zuführlösung liefern? Entsprechende Anfragen an fünf renommierte Unternehmen brachten vier Absagen, allerdings auch eine wirklich überzeugende Lösung, nämlich von der Schweizer Afag AG aus Huttwil.

Reinhard Kissel, Vertrieb und Anwendungsberatung bei Afag, nahm das Zuführtechnik-Team der deutschen Niederlassung in Amberg mit ins Boot. Gemeinsam konzipierte man eine komplette Zuführstation für die Haltefedern, bestehend aus den Hauptbausteinen Trommelentwirrgerät, Zuführtopf, Vereinzelung sowie Zuführschiene.

Kissel erinnert sich: »Bei der Anlieferung der Haltefedern als Schüttgut ist die gefürchtete Knäuelbildung kaum zu umgehen. Also haben wir uns dazu entschlossen, die Funktionen Lösen des Schüttguts, Fördern und Vereinzeln im Vibrationstopf sowie in der Schikane mit Pförtner – Maske mit vollautomatischem Entstör-Mechanismus – und schließlich Fördern der vereinzelten und für gut befundenen Haltefedern zu entkoppeln. Dadurch ist auch die Knäuelbildung ausgeschlossen, denn schon beim Vereinzeln und lagerichtigen Orientieren in der Schikane werden überzählige Haltefedern ausgeleitet und gleich wieder in die Entwirrtrommel zurückgefördert anstatt in den Vibrationsfördertopf. Aus der Trommel werden die entwirrten Haltefedern nach dem gleichen Durchlaufkonzept wieder erneut zugeführt.«

Um die vorgegebenen Taktzeiten der Montageanlage erfüllen zu können, wurde die Zuführschiene für die Haltefedern doppelt ausgelegt. Auf diese Weise wird ein Durchsatz von 2 x 25 Haltefedern pro Minute erreicht.

Mit C-Technologien und Know-how zum Ziel

Auch in diesem – zugegeben – sehr schwierigen Fall konnte die Afag AG ihre Kompetenz im Bereich Zuführtechnik für kritische Kleinteile beweisen. Sie basiert im Wesentlichen auf der CAD-Konstruktion der Vibrationsförderer und der Schikanen sowie auf der hoch genauen Fünf-Achsen-Fräsbearbeitung des Fördertopfs aus Kunststoff oder auch aus Metall. Der große Vorteil dabei ist, dass die Daten der CAD-Konstruktion die Grundlage für das NC-Programm zur Fünf-Achsen-Komplettbearbeitung sind und ebenfalls für Simulationen, was bei Bedarf schnelle Anpassungen erlaubt.

Afag lieferte die komplette Zuführlösung als fertig an die Montageanlage anzudockendes Subsystem »Zuführtechnik Haltefeder«. Seine einzelnen Komponenten wurden zunächst geprüft, dann in das Subsystem integriert, in allen Funktionen ausgetestet und anschließend an den Sondermaschinenbauer ISS geliefert, der die Integration vornahm.

Das Afag-Zuführsystem besitzt eine Hilfssteuerung. Insofern mussten es die Sondershäuser Anlagenbauer lediglich elektrisch anschließen und steuerungstechnisch mit der Montageanlage verbinden.

Detlef Bader von Elso ist zufrieden: »Wir arbeiten jetzt mit einer technischen Verfügbarkeit von über 85 Prozent, wobei Störungen ausschließlich auf die Qualität sprich Maßgenauigkeit der Haltefedern zurückzuführen sind. Da deren Selektion mit einer kontinuierlichen Prüfung einhergeht, werden fehlerhafte Federn garantiert immer wieder ausgeschieden. Somit ist gewährleistet, dass nur i.O.-Teile zum Einbau kommen.«

In den Abteilungen Kunststoffteile-Fertigung, Metallteile-Fertigung und Baugruppen- sowie Endmontage wird bei Elso je nach Auftragslage auch im Drei-Schicht-Betrieb gearbeitet, weshalb der technischen Verfügbarkeit aller Produktions- und Montageeinrichtungen und so auch dem Subsystem »Zuführtechnik Haltefedern« eine entscheidende Bedeutung zukommt. Nach Aussage von Bader sei man hier »sehr zufrieden« und man könne sich im Störfall auch selbst behelfen.

Erschienen in Ausgabe: 01/2011