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Thermisch belastete Bauteile fehlerfrei verschraubt

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Feinfühlige Montage von Kühlwasserdurchflussreglern

Damit Metall-Kunststoff-Verbindungen auch unter ständig wechselnden Druck- und Temperaturbelastungen dauerhaft dicht bleiben, montiert die österreichische Wittmann Kunststoffgeräte GmbH Kühlwasserdurchflussregler mit einem gesteuerten Tensor-Schraubsystem von Atlas Copco Tools. Gegenüber zuvor eingesetzten Druckluftwerkzeugen wurden Prozesssicherheit und Ergonomie deutlich verbessert.

Essen, April 2014. Ohne Kühlwasserdurchflussregler sind einwandfreie Fertigungsergebnisse von Spritzgieß- und Blasmaschinen in der Kunststoffindustrie nicht denkbar. „Mit den Feinregulierventilen in unseren Durchflussreglern der Baureihen 101 und 301 können die Anwender das Kühlwasservolumen so präzise einstellen, dass die Arbeitstemperatur an den Spritzgussformen aufs Grad genau stimmt“, erklärt Norbert Fröhlich, Konstrukteur bei der Wittmann Kunststoffgeräte GmbH in Wien. Montiert werden die Produkte des Weltmarktführers aus Österreich mit einem Tensor-Schraubsystem von Atlas Copco Tools. „Bis zu 12 Kühlkreisläufe und Durchflussmengen von 0 bis 30 Litern je Kreis und Minute schaffen unsere Geräte“, sagt Fröhlich und erläutert an einem Schnittmodell die Funktionsweise dieser wichtigen Apparate.

In die 1/4-Zoll- und M24x1,5-Gewinde des Grundkörpers aus glasfaserverstärktem Polyamid schrauben die Wittmann-Mitarbeiterinnen Thermometer (1/4 Zoll) und die Feinregulierventile (M24x1,5) für den Vor- und Rücklauf. Bis zu 40 % Glasfaseranteil machen die Polyamidkomponenten stabiler und wärmebeständiger, und die Einbauteile sind für höchstmögliche Korrosionsbeständigkeit aus Messing gefertigt.

„Die Materialpaarung aus Kunststoff und Messing ist im Betrieb wechselnden Drücken bis 10 bar und Temperaturen bis zu 100 Grad Celsius ausgesetzt“, sagt Fröhlich. „Deshalb verschrauben wir die Bauteile besonders drehmomentgenau.“ Die Verbindungen könnten sich sonst auf Dauer lockern und teure Schäden an den Spritzgieß- und Blasmaschinen verursachen. Doch die zuverlässig hohe Drehmomentwiederholgenauigkeit des Tensor-Systems von ± 7,5 % (über 6 Sigma) stellt sicher, dass sich keine Verschraubung ungewollt löst.

Ein Schraubwerkzeug für alle Durchflussregler

Vor der Anschaffung des Tensor-Werkzeugs hatten die Mitarbeiterinnen in der Produktion mit Druckluftwerkzeugen vormontiert und jede einzelne Verschraubung per Drehmomentschlüssel von Hand auf die erforderlichen 14 Newtonmeter (Nm) angezogen. „Bei kleineren Stückzahlen war das noch vertretbar, doch inzwischen verschrauben wir täglich rund 1500 Ventile – da brauchten wir eine ergonomische und prozesssichere Lösung“, begründet Fröhlich den Wechsel. Ein Montagefachmann von Atlas Copco schlug vor, die Pneumatikschrauber und Knickschlüssel durch ein gesteuertes Schraubsystem zu ersetzen. Nach anfänglicher Skepsis testete Wittmann unverbindlich ein Vorführsystem und profitierte auf Anhieb von mehreren Vorteilen.

Leichteres Handling und sofortige Klarheit über das Arbeitsergebnis

„Unsere Prozesssicherheit konnten wir deutlich verbessern“, lobt Fröhlich die Vorzüge des digital gesteuerten Schraubens: Die feinfühlige Steuerelektronik erkenne schon beim Verschrauben etwaige Probleme. Beispielsweise werden Materialfehler wie schadhafte Gewinde aufgedeckt, wenn der Eindrehwiderstand vom programmierten Wert abweicht, und selbst vergessene O-Ring-Dichtungen entlarvt das Tensor-System. „LED-Signale am Werkzeug fordern die Bedienerinnen in solchen Fällen zur umgehenden Korrektur auf!“ Ein weiterer Vorteil liege darin, dass keine Schraubfälle mehr vergessen werden können, weil das Tensorsystem die Montage überwacht. Zu der Gewissheit, dass jede Verschraubung mit derselben hohen Genauigkeit angezogen wurde, kommt für die Wiener Kunststoffspezialisten auch noch ein verbesserter Arbeitsschutz. Den bewertet Wittmann nämlich gleichrangig mit hoher Produktivität, und so baute man den Tensor-DS-Schrauber in einen Parallelarm ein. Diese praktische Handhabungshilfe überspannt den kompletten Arbeitsbereich und nimmt sämtliche Reaktionskräfte beim Schrauben auf. „So schonen unsere Montagemitarbeiterinnen gegenüber der früheren Arbeit mit handgehaltenen Werkzeugen ihr Hand-Arm-System und brauchen den Tensor nur noch an die jeweilige Schraubstelle zu führen.“ Sobald sie den Stabschrauber auf das Feinregulierventil positioniert haben, setzt der integrierte Schubstarter den Schraubzyklus automatisch in Gang.

Den ausgesprochen leisen und vibrationsarmen Betrieb im Vergleich zu den früher eingesetzten Pneumatikwerkzeugen mit Drehmoment-Abschaltkupplung wüssten die Mitarbeiterinnen sehr zu schätzen, erklärt Norbert Fröhlich: „Die Damen sind froh, dass sie keine Reaktionsmomente mehr abfangen müssen und das Schraubsystem ihnen umgehend die Ergebnisse meldet.“ 

Autor: Heiko Wenke





Über die Wittmann Kunststoffgeräte GmbH, Wien

„Vorsprung durch Innovation” lautet das Firmenmotto der weltweit agierenden Wittmann Kunststoffgeräte GmbH, die zur Wittmann-Battenfeld-Gruppe gehört. Das Unternehmen fertigt ein komplettes Peripheriegeräteprogramm für die Kunststoffindustrie. Neben Produkten für die Werkzeugtemperierung und -kühlung umfasst das Angebot des Wiener Betriebs Roboter und Automatisierungseinrichtungen, automatische Materialversorgung und Trocknung samt Recycling der Kunststoffe sowie Gesamtlösungen für alle Bedürfnisse der Kunststoffverarbeiter: von autarken Fertigungszellen mit Ein- und Zwei-Zonen-Temperiergeräten, Zahnwalzenmühlen und integrierten Saugfördergeräten bis zu zentral vernetzten und gesteuerten Systemlösungen für die flexible Weiterbearbeitung von entnommenen Spritzgießteilen. Ein dicht gespanntes Niederlassungsnetz gewährleistet optimalen Service an jedem Ort.


Bild 1: Ergonomisch: Sobald der in einen Parallelarm eingespannte Tensorschrauber auf dem Einbau-Ventilkörper positioniert ist, startet ein integrierter Schubstarter automatisch den Schraubzyklus. „Die farbigen Leuchtsignale am Schrauber sind eine gute Hilfestellung und geben mir Sicherheit über das Schraubergebnis“, sagt Montagemitarbeiterin Manuela List. (Foto: Atlas Copco Tools)


Bild 2: Anspruchsvolle Kunststoff-Metall-Materialpaarungen verschraubt der Tensorschrauber vibrationsarm, leise und wiederholgenau mit dem immer gleichen Drehmoment. (Foto: Atlas Copco Tools)


Bild 3: Prozesssicherheit gewonnen und Ergonomie verbessert: „Der leise Tensor zieht jede einzelne Verschraubung mit der gleichen hohen Genauigkeit an und gibt den Bedienerinnen eine direkte Rückmeldung zum Schraubergebnis“, sagt Norbert Fröhlich, Konstrukteur bei der Wittmann Kunststoffgeräte GmbH in Wien. (Foto: Atlas Copco Tools)


Bild 4: Grundkörper des Kühlwasserdurchflussreglers. Die Regler der Wittmann Kunststoffgeräte GmbH lassen Kunststoff-Spritzgießmaschinen und -Blasmaschinen optimal laufen. (Foto: Atlas Copco Tools)


Bild 5: Der vom Tensor gelöste Schraubfall ist am Schnittmodell des Durchflussreglers gut zu erkennen: Die Werkstoffkombination von glasfaserverstärktem Polyamid, O-Ring-Dichtungen aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk) und Ventilkörpern aus korrosionsfestem Messing verlangt eine hohe Drehmomentgenauigkeit bei der Montage. (Foto: Atlas Copco Tools)


Bild 6: Werden die Regler nicht exakt montiert, könnten sich die Schraubverbindungen lockern, weil sie wechselnden Drücken und hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Die Folge könnten teure Schäden an den Kunststoffverarbeitungsmaschinen sein. (Foto: Atlas Copco Tools)