Snížení CO2 a prodloužení zásobovacích cyklů u E-mobility: dva cíle, kterým se člověk přibližuje pomocí lehčích automobilů. Moderní výroba automobilů si toto již dlouho uvědomuje a používá při výrobě karoserií lehké materiály namísto konvenční oceli. Vysoké požadavky na bezpečnost, disponibilita materiálem, jednoduchá oprava, snadná výměna částí karoserií až po recyklaci představují pro automobilový průmysl velkou výzvu. To znamená i změnu myšlení při montáži: Volba správné spojovací techniky má rozhodující význam. Při výrobě karoserií v automobilovém průmyslu se úspěšně etablovalo šroubování do tenkých plechů pomocí tvářecích šroubů.
Speciálně zformovaná špička tak zvaného tvářecího šroubu vyvíjí díky vysokému tlaku a vysokým otáčkám třecí teplo a způsobí "tekoucí proces" nepředvrtaného kovového plechu. Na začátku procesu se vytvoří "průtah", do kterého se po proniknutí šroubu a vytvoření průchozího otvoru při sníženém tlaku vytvoří vícenásobný závit, který v případě opravy přijme i docela běžný šroub. Po vytvarování tohoto "tekoucího otvoru" se sníží otáčky, následuje "předutažení" šroubu až k podložce hlavy a konečné utažení spojovacího elementu na předem stanovené parametry krouticího momentu a úhlu otočení.
Celý postup trvá zpravidla méně než dvě sekundy. Dodatečné bezpečnostní prvky jako jsou matice nebo čepy nejsou již potřeba, protože se při montáži optimálně přizpůsobí průtah a závit šroubu. Šroub "sedí". Odpadá tím přípravné vrtání či proražení/výsek součástek.
Tento postup nedovoluje pouze spojení plechů z nejrůznějších materiálů, nýbrž nabízí značné výhody i s ohledem na procesní náklady a časy. Je tento šroubovací postup vhodný i při kolísajících tolerancích a variantách součástek?
Aby byla zajištěna kvalita šroubování i přes tolerance součástek jako jsou odchylky v pozici, tolerance v tloušťce plechu, tolerance délky šroubu nebo konstrukční rozdíly, musí být zjištěny u stávajících šroubovacích systémů, které jsou na trhu, šroubovací parametry pro všechna šroubovací místa nákladně a odděleně. Obvykle se zakládají jejich pohyby nastavení a sil na pneumatickém válci s proporcionálním ventilem. Nezbytná přesnost změny stavu od nastavovacích sil a pozic je za určitých okolností zpravidla žádoucí. Stlačený vzduch může zabránit tomu, aby mohly následovat jednotlivé procesní kroky s požadovanou přesností. Obzvláště kritický je přitom přechod z formování průtahu (fáze 3) k tváření závitu (fáze 4). Zde je nebezpečí při předčasném snížení otáček šroubováku a/nebo přítlačné síly, průtah není zcela dokončen a díky zvýšenému tvářecímu momentu je poškozen šroub nebo součástka. Pozdější přepnutí vede díky poškození na závitu rovněž k poškození šroubového spoje.
Není potřeba nákladná analýza šroubovacích parametrů
Tato rizika eliminovali experti na šroubovací techniku z firmy DEPRAG: Firma nabízí adaptivní montážní jednotku pro šroubování pomocí tvářecích šroubů s regulovaným elektrickým pohonem pro podávací i pro šroubovací proces. Tak je možné vysoce dynamické ovlivnění procesních veličin - přítlačné síly a otáček šroubováku v závislosti na kontinuálně stanoveném aktuálním stavu.
Oproti běžným systémům lze přesně zadat a kontrolovat s novou adaptivní DFS montážní jednotkou posuvnou rychlost a posuv. Nepřetržitě ohlašovaná data z řídicích modulů umožňují přesné a automatické rozpoznání relevantních "průtahových bodů". Časově kritické a nezbytné změny parametrů mohou být díky šroubovacímu systému prováděny autonomně.
Toto zajišťuje ideální procesní parametry nezávisle na tolerancích v součástce nebo šroubu a značně snižuje náklady na analýzu a určení parametrů. Nákladné a časově náročné procesy oprav, způsobené nečistě vytvořenými průtahy, zničenými závity nebo šrouby, jsou sníženy na minimum.
Ideální parametry procesu přizpůsobené konkrétní situaci navíc zajišťují, aby spojovací díly (šroub a součástka) byly vystaveny co možná nejmenší zátěži. Dodatečná procesní data navíc zvyšují průchodnost s ohledem na dokumentaci šroubovacího procesu.
Vzájemně oddělená elektronická regulace posuvného a šroubovacího pohonu ve spojení s rozsáhlou možností nastavení parametrů zajišťuje vysokou flexibilitu při zpracování nejrůznějších materiálů a kombinací materiálů stejně tak použití speciálních šroubovacích postupů pro nové spojovací prvky k implementaci aplikačně specifických sekvencí.
Přesné sekvence přívodu a posunu mohou být dnes definovány pro budoucí materiály a jejich kombinace takové jako jsou např. uhlíkové kompozitní materiály a karbonová vlákna (CFRP) při jejichž použití musí být přesně řízený průběh posunu. To je výhoda, která by neměla být u nových materiálů podceňována, neboť jejich chování (např. delaminace během perforace) dnes ještě není možné předvídat.
Nový montážní systém pracuje s otáčkami až 8000 1/min při krouticím momentu max. 15 Nm. Díky regulovanému elektrickému pohonu posuvu lze dojet cíleně do libovolných pozic. To umožňuje bezpečné držení šroubu díky nástrčnému klíči, což je nezbytné zejména při šroubování zespoda. Kromě toho se tím zkracuje i doba taktu na zašroubování, protože je prováděn pouze krátký zdvih.
Stejně tak při tváření závitu jako i při utažení šroubu mohou být optimálně využity materiálem omezené hranice (jako např. otáčky, krouticí moment). Zatímco systém přejede do další šroubovací pozice, je nastřelen další šroub a je provedena větší část předávacího (nastavovacího) pohybu. Šroubovací systém je optimalizován na nejkratší doby taktu.
Dalším novým a důležitým charakteristickým znakem adaptivní montážní jednotky je centrální přívod přítlačné síly do šroubovací objímky. Přítlačné síly až do 3500 N nevedou k příčnému zatížení, což má velmi pozitivní vliv z hlediska opotřebení ložisek a vedení. Je zajištěna kompaktní a z hlediska hmotnosti optimalizovaná zástavba. Díky nízké celkové hmotnosti je jednotka nejvhodnější pro použití v robotu. Díky úzkému provedení a šíři pod 170 mm a minimálními rušícími obrysy může být jednotka použita v těžko dostupných místech. Šroubovací systém může být díky výměně skupin specifických z hlediska šroubování jednoduše přizpůsoben na nejrůznější spojovací prvky. Modulární zástavba ve spojení s rychlovýměnnými pouzdry je další výhodou pro uživatele. Systém lze na přání vybavit automatickým systémem výměny nástrojů.
Přívod šroubů je v nabídce ve dvou variantách: přívod šroubů pomocí hadice nebo příprava pomocí výměnného zásobníku.
Aby byly splněny vysoké požadavky na údržbu a servis a minimalizovaly se časy výpadku, je montážní jednotka vybavena modulárně. Komponenty, které jsou neustále v kontaktu se součástkou nebo spojovacím prvkem a jsou vystaveny většímu opotřebení, mohou být vyměněny bez nástrojů a zvláštních znalostí stiskem tlačítka.
Montážní systém disponuje ergonomickým a intuitivně ovládaným rozhraním. Rozsáhlé integrované diagnostické funkce tvoří základ pro preventivní údržbu a maximální disponibilitu zařízení. Díky shromáždění a evidenci procesních parametrů a výsledků šroubování je možná úplná dokumentace a vyhodnocení.
Mechanická a elektrická rozhraní jsou připravena pro rychlou přístavbu kamery nebo laserového ukazovátka (pointeru) k dokumentaci geometrie šroubovacího místa, zkoušky přístupnosti šroubovacího místa nebo pohodlného vytyčení šroubovacích pozic.
Kontakt
Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG
Carl-Schulz-Platz 1
D-92224 Amberg
Tel: 09621 371-343
Fax: 09621 371-199
Email: d.duebbelde@deprag.de