Optimierte Kleinserie: Handling von Chemie in der Pandemie

Die für die Bilgram Chemie GmbH aus Ostrach in Oberschwaben entwickelten und gefertigten Universalverschrauber stellen eine Kleinserie dar. Die Köpfe hinter der Konstruktion sind David Fuchs, Erfinder des gebrauchsmustergeschützten Vorgängers und Eigentümer der Metallatelier GmbH, sowie Konstrukteur Sunyam Riegger und das Montageteam aus Deggenhausen im Bodenseekreis. Auf Grundlage ihrer Erfahrungen bei der Konstruktion der ersten Serie ging es bei der Weiterentwicklung primär darum, die Produktionsgeschwindigkeiten der Sondermaschinen zu steigern, die Flexibilität zu erhöhen sowie dem Bedienpersonal im Schichtbetrieb das Handling zu erleichtern.

Diese Anforderungen ergaben sich vornehmlich daraus, dass bei der Bilgram Chemie GmbH seit Beginn der Corona-Pandemie verschieden große Flaschen mit Desinfektionsmitteln in hoher Stückzahl in kürzester Zeit abzufüllen und zu verschrauben sind.

Umrüstzeiten reduzieren

Insgesamt betrachtet, sind die höheren Taktraten des Universalverschraubers nicht allein dem pneumatischen Antrieb und den zwecks schnelleren Abbremsens der Vertikalbewegungen eingesetzten drei Kleinstoßdämpfern von ACE zu verdanken. Eine zusätzliche Rolle spielt die Reduktion der Umrüstzeiten, wenn die Sondermaschine für unterschiedliche Flaschengrößen eingerichtet wird. Den Konstrukteuren war klar: Der größte auszuschließende limitierende Faktor beim Handling der Verschraubereinheit für das Personal ist das Gewicht. Weil die Metallatelier GmbH schon bei der ersten Generation des Universalverschraubers sowie bei anderen Konstruktionsprojekten mit der ACE Stoßdämpfer GmbH zusammengearbeitet hatte, war das Langenfelder Unternehmen auch in diesem Fall der erste Ansprechpartner für Konstrukteur Sunyam Riegger, als er eine Lösung suchte, um die Höhenverstellung der Verschraubereinheit zu erleichtern: „Die Erfahrungen mit ACE waren bislang sehr gut. Deshalb hatten wir volles Vertrauen, dass die verschiedenen Komponenten für die erweiterten Aufgaben am Universalverschrauber 2020 ähnlich gut funktionieren wie die Kleinstoßdämpfer beim Vorgänger.“

Stromunabhängige Lösung

Weil für die Höhenverstellung und Geschwindigkeitsregulierung der Verschrauber­einheit eine stromunabhängige Lösung bevorzugt wurde, galt den Industriegasfedern von ACE vom Entwicklungsstadium an das größte Interesse. Eine besondere Herausforderung für die Integration dieser schlanken Komponenten ist die kompakte Gesamtkonstruktion. So ist beispielsweise die gesamte Unterkonstruktion aus Item-Profil angefertigt und auf Stellfüßen mit 250 mm Verstellweg befestigt. Verbunden sind diese mit dem oberen Teil, ebenfalls aus Aluminiumprofilen bestehend, an denen die Energieführungskette und der pneumatische Antrieb samt verfahrbarem Schlitten von Festo angebracht sind. Wegen des limitierten Bauraums entschied sich das Team um David Fuchs und Sunyam Riegger nach einer Testauslegung auf der Homepage von ACE und nachfolgenden Gesprächen mit den Dämpfungsspezialisten aus dem Rheinland für Industrie-Gaszugfedern des Typs GZ-28–250-DD-330N.

Im Gegensatz zu den bekannteren Industrie-Gasdruckfedern, kommen diese Varianten mit weniger Platz aus, weil bei ihnen die Kolbenstange nach innen gezogen wird. Die in sich geschlossenen, wartungsfreien Maschinenelemente sind bei Körperdurchmessern von 15 bis 40 mm in der Lage, Zugkräfte zwischen 30 und 5.000 N abzudecken. Beliebige Einbaulage, umfassendes, DIN-genormtes Zubehör und verschiedene Ausführungen ermöglichen den universellen Einsatz, nun auch erstmals an dem Universalverschrauber der Metallatelier GmbH.

Gasdruck individuell einstellen

Sunyam Riegger machte sich vor allem eine wesentliche Eigenschaft, die ACE diesen mechanischen Unterstützern der menschlichen Muskelkraft mit auf den Weg gibt, zunutze. Es handelt sich um die Möglichkeit, den Gasdruck über ein Ventil individuell einzustellen: „Für das Feintuning nach der Auslegung des Typs haben wir vor dem Ersteinbau die Einstellungen mit einem Gewicht simuliert, das exakt dem der Verschraubereinheit entsprach. Anschließend haben wir nach und nach genau so viel Stickstoff aus der Gasfeder abgelassen, bis der höchste Komfort und die beste Fixierung erzielt waren.“ Erst nach allen erfolgreich absolvierten Tests wurde die genau angepasste Gaszugfeder in die Gesamtkonstruktion integriert. Das mitgelieferte Zubehör machte die Integration in kürzester Zeit in die Anlage möglich. Im täglichen Einsatz im Werk der Bilgram Chemie GmbH leisten die Gaszugfedern zuverlässig ihre Dienste und erlauben in kurzer Zeit ein Anheben oder ein Absenken der Verschraubereinheit und somit ein exaktes Umrüsten von kleinen auf große Flaschen und wieder zurück, sodass die Produktionskapazitäten optimal ausgeschöpft werden können.

Unnötiger Stillstand wird vermieden

Um keine unnötigen Stillstandzeiten durch Beschädigungen oder gar Verletzungen zu verursachen, sind neben den Kleinstoßdämpfern und den Gaszugfedern zudem Strukturdämpfer aus dem Hause ACE verbaut.

Die Festkörperdämpfer dienen am oberen Ende der Schutzhaube des Verschraubers als Anschlagdämpfung. Die wegen ihrer Form Tubus getauften Maschinenelemente sind kostengünstige Alternativen zu hydraulischen Dämpfern, wenn es nicht auf das punktgenaue Abstoppen bewegter Massen ankommt: „Die drei verschiedenen Komponenten, die wir bei ACE aus einer Hand erhalten, machen unsere Anlage schnell, flexibel, sicher und standfest. Sie helfen uns zudem, gemeinsam mit Bilgram einen kleinen Beitrag zur Bekämpfung der Corona-Pandemie zu leisten“, so das Fazit von David Fuchs. 

 

 

Literatur

1. [1] Timmerberg, R.: Universalverschrauber 2.0: Kleinserie in Pandemie optimiert. Konstruktion Nr. 9. (2021), S. 42 – 45