Stoßdämpfer Sanft bremsen, um schneller zu arbeiten

Autor / Redakteur: Robert Timmerberg / Stefanie Michel

Massenkräfte in der Automatisierung von Fertigungsabläufen effizient abbauen: das können Kleinstoßdämpfer. Wie diese Maschinenelemente helfen, mehr Leistung aus Maschinen und Anlagen herauszuholen, zeigen vier Beispiele.

Anbieter zum Thema

Kleinstoßdämpfer sind leicht in Linearmodule zu integrieren und werden aufgrund ihrer Kompaktheit, Qualität, Präzision, Leistungsstärke und Verfügbarkeit eingesetzt.
Kleinstoßdämpfer sind leicht in Linearmodule zu integrieren und werden aufgrund ihrer Kompaktheit, Qualität, Präzision, Leistungsstärke und Verfügbarkeit eingesetzt.
(Bild: Zipatec Montagetechnik)
  • Im Gegensatz zu anderen Lösungen können industrielle Stoßdämpfer Massen weich aufnehmen und so in der Automatisierung Anlagen beschleunigen.
  • Das Beispiel einer Fertigungslinie für elektronische Bauteile zeigt, dass mithilfe dieser Stoßdämpfer der Montage mehr Bauteile pro Stunde zugeführt werden können.
  • Außerdem verringern solche hydraulischen Dämpfer den Betriebslärm und ermöglichen kompakte Konstruktionen.

Es gibt einen guten Grund, warum hydraulische Dämpfer gegenüber konkurrierenden Lösungen wie Luftpuffern, Stahlfedern oder Pneumatikzylindern überlegen sind: gleichbleibende Kennlinien. Diese sorgen für lineare Verzögerung bewegter Massen ohne die sonst typischen Rückstoßeffekte. Nur industrielle Stoßdämpfer nehmen die Masse weich auf und verzögern sie gleichmäßig über den gesamten Hub – im Unterschied zu Bremszylinder mit hoher Bremskraft am Hubanfang oder Luftpuffer mit seiner typischen hohen Bremskraft am Hubende. So kann der nächste Takt schneller erfolgen, die entsprechende Anlage schneller arbeiten.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 7 Bildern

Dies gilt auch für das Optimieren einer Fertigungsstraße durch das Verbauen von Kleinstoßdämpfern von ACE Stoßdämpfer. Setzen Konstrukteure die selbsteinstellenden Dämpfer des Typs SC190EUM ein, ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten vor allem hinsichtlich der Integration von Maschinenelementen in bereits bestehende Anlagen. Wie alle Produkte von ACE lassen sich auch diese Kleinstoßdämpfer aufgrund der Vielzahl an Zubehör und Anschlussteilen nachträglich leicht montieren. So gelang im folgenden Fall mit den neuen Kleinstoßdämpfern ein Tuning der besagten Fertigungsstraße, die aus verschiedenen Handhabungsmodulen besteht.

Auf dieser Fertigungsstraße werden unterschiedliche elektronische Bauteile wie Schaltwerke, Kleinmotoren, Schaltelemente und andere Komponenten auf Werkstückträgern von der automatischen Bestückung zum nächsten Arbeitsschritt transportiert, dann komplettiert und schließlich montiert. Mithilfe einer Lineareinheit der Montage zugeführt, sollte die Taktzeit der Bauteile auf 3600 Takte pro Stunde gesteigert werden. Beim Hersteller wusste man, dass schnelle Transportbewegungen und rückprallfreies Abstoppen ohne eine optimale, weich einsetzende Endlagendämpfung nicht umsetzbar wären. Am Ende waren es die überlegenen Verzögerungseigenschaften der Stoßdämpfer, mit deren Hilfe das Ingenieurteam die Fertigungsstraße modernisieren konnte. Im Vergleich zur Integration neuer Handlingmodule konnten so die Kosten der Verbesserung um 50 % sowie die Betriebskosten durch Energieeinsparung um 20 % reduziert werden. Zusätzlich freuen sich die Mitarbeiter seitdem über einen um 30 dB/A verminderten Betriebslärm.

Vertikalbewegung sanft bremsen und anfahren

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz von Kleinstoßdämpfern zeigt das Unternehmen MTH - Maschinenbau Technologie Herrde, das seine hochwertigen Ultraschallpressen schützen will. Im Modell Ecoline Multi Edition befinden sich in Form von Sonotroden sehr präzise arbeitende Ultraschallschweißwerkzeuge, die aus hochwertigem Titan, Aluminium oder gehärtetem Spezialstahl gefertigt sind. Eine digitale Steuerungstechnik, ein Schnellwechselsystem der Schweißwerkzeuge sowie eine elektrische Arbeitshöhenverstellung des Maschinenkopfes sorgen einerseits für hohe Effizienz. Andererseits gilt es, die pneumatisch angetriebene und von einer Siemens-C7-Einheit gesteuerte Anlage möglichst schnell und sanft anzufahren sowie zu bremsen.

Aus diesem Grund kommen in der Vertikalbewegung in beiden Endlagen Kleinstoßdämpfer von ACE als Schutz zum Einsatz. Schließlich sind selbst bewährte und ausgefeilte Konstruktionen wie diese nicht vor den Folgen eines Stromausfalles, eines Bedienungsfehlers oder gar einer Cyberattacke gefeit. Es galt also, kostspielige Reparaturen und Stillstandzeiten im Fall eines Crashs zu vermeiden.

Zum Abbremsen der Massenkräfte in der oberen Endlage wurden selbsteinstellende Kleinstoßdämpfer des Typs MC75EUM und im unteren Bereich einstellbare Modelle des Typs MA35EUM gewählt. Die MA-Familie kommt dann zum Einsatz, wenn bei bestimmten Konstruktionen die Dämpfungseigenschaften punktgenau auf die jeweiligen Aufgaben abgestimmt werden müssen. Im vorliegenden Fall achteten die Experten von ACE und MTH bei der Auswahl der Kleinstoßdämpfer darauf, dass sich ihre Ausmaße ähneln. So verfügen beide über den exakt gleichen Hub und über identische Durchmesser von Kolbenstange und Außenkörper. Dadurch waren sie problemlos in die schlank konstruierte Ultraschallpresse von MTH zu integrieren.

Stillstandzeiten dank dichter Dämpfer passé

Millionen Flaschen mit unterschiedlichsten Aufsätzen zu verschrauben, das ist die Aufgabe eines Universalverschraubers, der in Kooperation der Firmen Sonett, Metallatelier und ACE entstanden ist und ebenfalls Kleinstoßdämpfer einsetzt. Durch die neu konstruierte Anlage fällt zum einen das Nachziehen der Verschlüsse von Hand weg. Zum anderen sind Wartungsintervalle länger und Stillstandzeiten durch undichte Stoßdämpfer passé. Kern der Anlage ist ein Förderband, auf dem Flaschen mit aufgesetzten Verschlüssen zum Verschraubungsmechanismus geführt werden. Dort dienen Stangen als Führung, die je nach Größe der Flasche einstellbar sind. An ihnen sind vier sich asymmetrisch bewegende Gummirollen montiert, welche die Flaschen fixieren und anschließend deren Köpfe mit dem Verschluss verschrauben. Selbst Pumpflaschen mit Griff können dort im bereits verschlossenen Zustand gedreht und somit in einheitliche Positionen für den erleichterten Weitertransport gebracht werden.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung
Bildergalerie
Bildergalerie mit 7 Bildern

In allen Funktionen kommen sowohl in der oberen als auch der unteren Endlage ACE-Kleinstoßdämpfer vom Typ MC150EUMH zum Einsatz. Im Gegensatz zum Einsatzfall bei MTH sind die hier verwendeten Kleinstoßdämpfer nicht nur größer und stärker, sondern sie verfügen zudem über eine andere Dichtungstechnik. Deren Verwendung erklärt sich durch die auf die Dämpfer wirkenden Querkräfte in der unteren Endlage. Dafür verantwortlich ist ein nicht ganz biegefreier Arm der Anlage. Um für die davon ausgehenden Querkräfte gerüstet zu sein, arbeiten diese Kleinstoßdämpfer mit einer Rollmembran-Dichtung. Im Gegensatz zu Dämpfern, die mit einem Nutring gesichert sind, wird hier die Kolbenstange weniger von der Dichtung weggedrückt, sodass Ölverlusten noch besser vorgebeugt werden kann.

Wirtschaftlicher als mit Pneumatik bremsen

Bei Pneumatikmodulen der Firma Zipatec Montagetechnik sind Kleinstoßdämpfer von ACE für das Abbremsen von Bewegungen beim Erreichen der Endlage zuständig. Andere Hersteller vergleichbarer Module überlassen die Bewältigung des Bremsvorgangs oft der Pneumatik. Durch den Wechsel der Art der Verzögerung von Massenkräften hat Zipatec es geschafft, dass sich das Abbremsen der Module in Vergleichsrechnungen kosteneffizienter und langfristig kalkulierbarer gestalten lässt. Wie die Entwicklungsarbeiten zeigen, stehen den einmaligen Investitionskosten bei der Anschaffung von Stoßdämpfern Einsparungen von mehreren Tausend Euro auf Seiten der Betriebskosten gegenüber.

Diese Einsparungen ergeben sich unter anderem daraus, dass sich mithilfe der Stoßdämpfer von ACE die Massen mit dem kleinstmöglichen Pneumatikzylinder bewegen lassen. Dadurch können kleinere Ventile und Wartungseinheiten verwendet werden. Überdies wird permanent Druckluft und der zu deren betriebsweiter Verteilung nötige Strom gespart. So sind bei der pneumatischen Endlagendämpfung etwa 3 bis 4 cm³ Luft notwendig, die häufig auf bis zu 70 bar verdichtet werden. Wie Zipatec zeigt, ist das mit Kleinstoßdämpfern nicht nötig, da diese die Bewegungen sicher und schnell abbremsen, wenn die Endlage erreicht ist. Das belastet zudem die Maschine deutlich geringer. In diesem Fall übernehmen Kleinstoßdämpfer vom Typ MC30EUM von ACE diese Aufgabe.

Unterstützt durch die kostenlosen, von ACE zur Verfügung gestellten Online-Möglichkeiten zur Auslegung, Berechnung und Bestellung von Kleinstoßdämpfern sowie durch die firmeneigene CAD-Datenbank und zusätzliche Testreihen, die man gemeinsam mit ACE durchführte, fiel bei Zipatec die Wahl auf diese selbsteinstellenden und wartungsfreien Dämpfungselemente. Sie sind mit einem Hub von 8 mm und einer Energieaufnahme von 3,5 Nm pro Hub bei den hohen Wiederholungszahlen der Linearmodule und den dadurch ebenfalls relevanten 5600 Nm an Kräften, die es in der Stunde abzubauen gilt, in der Lage, die gewünschte hohe Wiederholgenauigkeit der Handlingmodule bei ihren linearen Bewegungen zu realisieren. Im ausgefahrenen Zustand nur 54 mm lang und 10 g leicht, lassen sich die Winzlinge in nahezu jede Konstruktion integrieren. Ein durchgehendes M8x1-Gewinde macht dies problemlos möglich und sorgt in diesem wie in den anderen drei Einsatzfällen für eine so effektive wie effiziente Verzögerung von Massenkräften.

* Robert Timmerberg ist Fachjournalist. Weitere Informationen: ACE Stoßdämpfer GmbH in 40764 Langenfeld, Tel. (0 21 73) 82 26-10, info@ace-int.eu

(ID:46872342)