Die aktuelle Version des robotergestützten Schraubsystems für fließlochformende Verschraubungen führt die 20-jährige Erfolgsgeschichte weiter und bietet Kunden vor allem zwei entscheidenden Verbesserungen: eine verdreifachte Geschwindigkeit bei der Zuführung der Schrauben und die deutliche Reduzierung des sogenannten „Roboterschiebens“.

Zuführgeschwindigkeit verdreifacht

Bei den bisherigen Modellvarianten der RSF25 wurden die zu verarbeitenden Schrauben mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 Meter pro Sekunde (m/s) zur Schraubspinden geführt. Die jetzt entwickelte Zuführung kann diese Geschwindigkeit auf bis zu 30 m/s verdreifachen. Dadurch gelingt es, mit der RSF25 Bauteile in kürzer Taktzeiten zu verbinden, bei denen die Wege für die Roboterfahrten zwischen Fügestellen besonders kurz und Zuführwege der Schrauben besonders lang sind. Die erhöhte Geschwindigkeit in der Zuführung wird durch Druckluft erzeugt. Weber passt das Zuführsystem deshalb an eine erhöhte Materialbelastung an. Priorität bei der Zuführung hat der materialschonende Transport der Schraube, bei der vor allem die Schraubspitze geschützt werden muss.

Die höhere Zuführgeschwindigkeit muss kurz vor der Anschlussstelle des Zuführschlauchs an die Schraubspindel deutlich gedrosselt werden. Dazu verwendet man eine patentierte Hochgeschwindigkeitsbremse BR-H, die als einfache Helix (kreisrunder Looping) ausgeführt wird. Auch bei dieser neu entwickelten Helix wird die Schraube maximal schonend und abriebarm transportiert und zugeführt. Für Anwender ergibt sich mit der neuen Hochgeschwindigkeitsbremse ein signifikanter Kostenvorteil gegenüber kostenintensiven und störanfälligen Magazinlösungen, die teilweise andere Hersteller zur Zuführ-Zeiteinsparung einsetzen. Die Taktzeiten können für aufeinanderfolgende Verschraubungen um bis 1,3 s verkürzt werden; bislang musste der Schrauber teilweise auf die nächste Schraube warten – jetzt gehen Zuführ- und Schraubprozess fließend ineinander über. Ein weiterer Vorteil liegt in der Nachrüstbarkeit aller Systeme. Die Helixbremse und die erforderlichen verstärkten Schlauchanschlüsse können bei allen bestehenden Schraubsystemen zu einem späteren Zeitpunkt nachgerüstet werden.

„Roboterschieben“ minimiert

Bei der Ausführung fließlochformender Verschraubungen wirken an der Schraubspindel bzw. an der Schraube selbst Kräfte, die sich aus notwendigen Prozesskräften und unerwünschten Querkräften zusammensetzen. Beim Einsatz von Robotern haben diese Querkräfte u.a. zur Folge, dass sich durch Hebelwirkung und/oder Gelenkspielräume diese Roboter um bis zu einige Millimeter bewegen können. Dieses sogenannte „Roboterschieben“ kann dazu führen, dass die Schraube verkantet oder abreißt. Hinzu kommt, dass die Automobilhersteller, bei denen die RSF25 mit der fließlochformenden Verschraubung zum Einsatz kommen, zunehmend auf hochfeste Stähle setzen, um Sicherheitsanforderungen und Festigkeitsansprüche erfüllen zu können, wofür hohe Fügekräfte erforderlich sind.

Lösungsansätze gefunden

Der erste Lösungsansatz liegt im softwaremäßigen Austausch von Daten der Kraftentwicklung am Schrauber. Speziell beim Einsatz von Kuka-Robotern richtet Weber einen zusätzlichen Signalaustausch über die softwareseitige Schnittstelle ein. Darüber werden in Echtzeit Daten zu aktuell anliegenden Kräften zwischen der Schraubspindel und dem Roboter ausgetauscht. So kann sichergestellt werden, dass der Roboter im Moment des größten Krafteinsatzes bei der Verschraubung eine Kompensationskraft entgegensetzt. Hierbei gelingt es, die Querkräfte um mehr als 50 % zu reduzieren.

Eine zweite Lösung präsentiert das Wolfratshausener Unternehmen unabhängig vom Roboterhersteller. Dazu wird am Schrauber ein mechanisches Kompensationsmodul eingesetzt, das eine seitliche Translationsbewegung des Schraubers auslöst und der Querkraft entgegenwirkt. Auch dabei werden diese unerwünschten Querkräfte um 50% bis 60 % reduziert.

Vorteile herausgearbeitet

Sowohl die Hochgeschwindigkeitsbremse als auch die beiden Lösungen zur Reduzierung des „Roboterschiebens“ bieten den Anwendern erhebliche Vorteile. Bei beiden Neuerungen der RSF25 wird eine deutliche Erhöhung der Prozesssicherheit erreicht. Hinzu kommt eine massive Verkürzung der Taktraten beim Einsatz der Helixbremse bzw. die Möglichkeit der Verschraubung hochfester Materialien durch das Kompensieren des „Roboterschiebens“ durch einen Datenaustausch bzw. das Kompensationsmodul. Alle Komponenten sind mit vergleichsweise geringem Aufwand nachrüstbar und stellen eine kostengünstige Option dar, Montageprozesse und insbesondere fließlochformende Verschraubungen noch effizienter und in der erforderlichen Qualität auszuführen. Die Systemkomponenten sind ab sofort am Markt verfügbar und können bestellt werden.

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