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Zur Nietanlage durch Griff in die Bauteil-Kiste

Nietwechsel kostet nur fünf Minuten Umrüstzeit
Zur Nietanlage durch Griff in die Bauteil-Kiste

Nieten ist oft rentabler als etwa Schrauben. Um bereits bestehende Montagearbeitsplätze möglichst leicht auf das Nieten umstellen zu können, hat Avdel ein modulares Konzept entwickelt, mit dem sich individuell zugeschnittene Nietanlagen aus dem Baukasten heraus projektieren lassen.

Uwe Kaddatz ist Leiter Sondermaschinenbau bei der Avdel Verbindungselemente GmbH in Langenhagen

Die Blindniettechnologie ist längst etabliert. Der Anwender kann daher erwarten, dass Nietanlagen dieselben hohen Anforderungen erfüllen wie moderne Montagesysteme. Was wird nun verlangt von einem modernen Nietsystem?
Flexibilität:
Der Anwender will mit seiner Anlage unterschiedliche Produkt-Varianten in kleinen Losgrößen fertigen.
Modularität:
Die unterschiedlichen und oft speziellen Fügeaufgaben sollen in kurzer Zeit mit wenig Aufwand erledigt werden.
Wiederverwendbarkeit:
Auch bei einem Bauteilwechsel möchte der Anwender die Nietanlage weiter verwenden – nach moderater Umrüstung.
Standardisierung:
Beim Umrüsten dürfen nur wenige Teile auszutauschen sein, spezielle Sonderteile sollen am besten gar nicht vorkommen.
Erweiterungsmöglichkeiten:
Der Anwender wünscht die Option, teilautomatisierte Nietanlagen zu vollautomatischen Lösungen zu erweitern. Bei diesem Ausbauschritt kann er das System an die Anlaufkurven in der Produktion anpassen.
Die bislang vorhandenen Nietanlagen wurden diesen Anforderungen nur teilweise gerecht. Abhilfe kann eigentlich nur eine komplette Neuentwicklung schaffen, dachte man sich bei der Avdel Verbindungselemente GmbH. Die Aufgabe an die Konstrukteure war damit definiert: Sie sollten eine Anlagenplattform mit stark reduzierter Teilezahl entwickeln, wobei die im System verbleibenden Teile von bekannten Herstellern kommen sollten.
Das Ergebnis dieser Konstruktionsarbeit ist ein Baukastensystem: Als Basis dienen unterschiedliche Nietmodule für die jeweiligen Nietarten. Sie sind das eigentliche Verarbeitungswerkzeug für den Fügeprozess. Um sie aus der Grundstellung heraus verfahren und die Niete automatisch zuführen zu können, werden sie zu kompletten Funktionsbaugruppen erweitert, den so genannten Nietsetzköpfen. Darin sind vorwiegend standardisierte Teile verwendet, zum Beispiel für die eingesetzten Pneumatikantriebe, Führungen oder Schlitten. Sie ermöglichen einen vereinfachten, übersichtlichen Aufbau und sorgen für Prozess-sichere Funktionsabläufe. Außerdem vereinfachen sie die Ersatzteilhaltung des Anwenders.
Zur vollständigen Nietanlage werden die Nietsetzköpfe durch Anbinden zweier weiterer Funktionsbaugruppen, der Versorgungseinheit und der Steuereinheit.
Der Nutzen des modularen Konzepts zeigt sich bereits in der Projektierung. Der Nietsetzkopf und die Versorgungseinheit können unabhängig vom einzusetzenden Niet zu 85 % vorkonfektioniert werden. Nach dem Festlegen der Nietart (Dornbruchniet oder Blindnietmutter) muss nur noch das jeweilige Nietmodul am Setzkopf adaptiert werden. Diese Vorgehensweise verkürzt die Projektierungszeiten erheblich.
Will der Anwender innerhalb der Nietart (zum Beispiel Dornbruchniete) das Niet ändern, braucht er dafür lediglich 5 min! Der Nietsetzkopf lässt sich sehr schnell umrüsten, etwa wenn ein Bauteilwechsel vorgenommen wird. Maximal drei Teile sind hierfür auszutauschen: zum einen das Zuführrohr und der Aufnahmebecher für die Niete und zum anderen der Zuführschlauch. Nietzuführschlauch als auch -rohr sind steckbar ausgeführt und können einfach durch Lösen von Klemmschrauben entfernt werden. Der Nietaufnahmebecher hingegen wird durch Lösen von zwei Innensechkantschrauben demontiert. Für das Umrüsten genügen also wenige Handgriffe.
Das Steuerungskonzept bildet einen weiteren Schwerpunkt im modularen Baukasten-System. Der Schaltschrank ist für alle Nietanlagen-Systeme (Avimat 2000 und Autosert 2000) im Wesentlichen gleich aufgebaut.
Das Programm für den Automatikbetrieb wurde mit so genannten Fehlerbehebungsfunktionen erweitert. Erfolgt zum Beispiel auf die Abfrage „Niet im Zuführschlauch?“keine positive Rückmeldung, so wird der vorherige Funktionsschritt „Niet in Zuführschlauch abwerfen“ wiederholt und der Fehler auf diese Weise behoben. Ein Anlagenstillstand wird dadurch vermieden. Die übersichtliche und umfangreiche Bedieneroberfläche sorgt für eine leichte Handhabung der Nietanlagen. Programmfunktionen wie Einrichtbetrieb oder Step-by-Step-Betrieb erleichtern sowohl die Inbetriebnahme als auch erforderliche Wartungsarbeiten.
Die drei Funktionsbaugruppen Nietsetzkopf, Versorgungseinheit und Steuereinheit sind durch steckbare Versorgungsleitungen untereinander verbunden. Auf Grund einfacher und übersichtlicher Schnittstellen kann der Anwender die Anlagen sehr schnell in die Produktion integrieren. Insgesamt bieten die modular aufgebauten Nietsysteme also einen mehrfachen Nutzen:
– kurze Projektierungszeiten
– Einsatz für unterschiedliche Anwendungsfälle
– kurze Umrüstzeiten
– geringe Ersatzteil-Lagerhaltung
Mit dem Niet-Baukastensystem lassen sich auch Handarbeitsplätze wirkungsvoll automatisieren. Dies kann stufenweise geschehen, wie das nachfolgende Praxisbeispiel zeigt. Es macht deutlich, wie bestehende Montagestationen durch den Griff in die Komponenten-Kiste schnell und wirkungsvoll auf das Nieten umgestellt werden können.
Im Ausgangszustand wurden zwei Blechteile und eine Gummidichtung mittels Schrauber von Hand montiert. Die Montagezeit für die zwölf Einzelverschraubungen betrug 60 s und ließ sich auf ein Viertel reduzieren. Den Anstoß dazu gab eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, die nahe legte, die Verschraubungen durch Nietverbindungen zu ersetzen.
Anlagen sind schnell in Fertigung integriert
Im ersten Schritt ließ der Anwender den autarken Montagearbeitsplatz in eine 12fach-Blindnietstation umbauen. Sie arbeitet mit zwölf Nietmodulen, die entsprechend dem Lochbild der Bauteile in der Arbeitsplatte angeordnet sind. In der ersten Phase wurden die Niete noch manuell zugeführt. Nach dem Bestücken mit den Nieten hatte der Werker lediglich noch die Bauteile auf die bereitstehenden Nietelemente zu legen und den Fügeprozess auszulösen. Dass die Nietelemente als direkte Aufnahmepunkte für die Bauteile dienen, stellte bereits einen beträchtlichen Zeit- und Qualitätsgewinn dar. Die zentrale 12fach-Vernietung reduzierte die Taktzeit auf 30 s.
Im zweiten Schritt wurde die Nietzuführung automatisiert. Hierfür kamen drei Standard-Versorungseinheiten Avimat 2000 zum Einsatz. Jede von ihnen kann bis zu vier Nietelemente bereitstellen. Ferner wurde der Arbeitsplatz mit zwölf Niet-Übergabeeinheiten ausgerüstet. Auch diese Einheiten sind Basiskomponenten aus dem Baukasten. Das Resultat der zweiten Ausbaustufe war eine weitere Reduzierung der Taktzeit auf 15 s pro Bauteil.
Die geschilderte Anwendung steht für viele andere: Das modulare Baukasten-System bildet eine breite Plattform für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche für Nietanlagen. Einfach aufgebaute, stationäre Montagearbeitsplätze lassen sich ebenso realisieren wie aufwendigere, vollautomatische Systeme.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 19
Ausgabe
19.2021
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