Aber sicher! Prüfprozess in der Hydraulikfertigung

Um Hydraulikventile automatisch prüfen und einstellen zu können, hat die Tries GmbH eine vollautomatische Anlage entwickelt, die jährlich 12.000 Bremsventile für Gabelstapler auf Herz und Nieren prüft. Schunk hat für die komplexe Anlage nicht nur die Automatisierungskomponenten, sondern auch viel Projektierungs-Know-how beigesteuert.

Auf hochwertige Hydraulik-Elemente hat sich Tries, Ehingen, spezialisiert. Mit rund 130 Mitarbeitern entwickelt, konstruiert und fertigt der qualitätsbewusste Mittelständler Hydraulikventile, -aggregate, kundenspezifische Drehdurchführungen oder Handsteuergeber für die Bedienung von Sonderfahrzeugen. Tries beliefert mit diesen Produkten eine Reihe anspruchsvoller Kunden und fertig zum Beispiel für einen namhaften deutschen Hersteller von Flurförderzeugen hydraulische Bremsventile. Sie werden in Gabelstaplern verbaut und sorgen dafür, dass die Stapler auch unter härtesten Einsatzbedingungen immer sicher zum Stehen kommen.

Die jährlich rund 12.000 Ventile werden in einem aufwändigen Prozess aus einem Aluminiumblock gefertigt und zum Schluss einzeln geprüft und eingestellt. Diese Prüf- und Einstellarbeiten wurden zunächst manuell durchgeführt. Der Aufwand dafür war aber so hoch, dass sich Tries entschied, diese Prozesse zu automatisieren. „Wir haben dazu eine Anlage entwickelt, die in einem voll automatisierten Prozess alle Ventile prüft und einstellt und dabei auch sämtliche Mess- und Einstellgrößen dokumentiert“, sagt Matthias Bachhofer, der als Maschinenbautechniker für den Sondermaschinen- und Vorrichtungsbau zuständig ist und die Anlage samt Steuerung in zwölfmonatiger Arbeit ausgetüftelt hat.

Nach der ersten Konzeption der Anlage wandte sich Matthias Bachhofer an Schunk, um die konkrete Realisierung zu klären. Tries arbeitet zu diesem Zeitpunkt schon lange mit Schunk zusammen und nutzte in seiner Fertigung zahlreiche Komponenten des Automatisierungsspezialisten aus Lauffen, von Spannfuttern an den Bearbeitungsmaschinen bis hin zu Greifern und Wechselsystemen an den Robotern.

„Von daher wussten wir, dass wir von Schunk die hochwertigen Komponenten erwarten konnten, die wir für unsere Anlage brauchten“, erinnert sich Matthias Bachhofer. „Schunk hat dann in der Projektierungsphase konkrete Realisierungsvorschläge für unser Konzept gemacht, und so entstand die Anlage in enger Abstimmung zwischen beiden Unternehmen.“

Per Barcode eindeutig und auf Jahre hinaus identifiziert

Die rund sechs Meter lange Anlage umfasst fünf Einzelstationen, die von einem gemeinsamen Linienportal bedient werden. Es besteht aus einer horizontal angeordneten, zahnriemengetriebenen Linearachse mit einem Hub von 3000 mm, an deren Schlitten eine spindelgetriebene Linearachse mit einem Hub von 700 mm montiert ist. Diese senkrecht angeordnete Linearachse trägt eine Schwenkeinheit mit einem dichten Parallelgreifer, der über eine integrierte Luft- und Kabeldurchführung versorgt wird.

Während eines Durchlaufs nimmt der Greifer zunächst ein Ventil von einem Zuführband auf und führt es an einem Barcodeleser vorbei. Hier wird die individuelle Seriennummer vom Typenschild abgelesen, mit deren Hilfe die für zehn Jahre gespeicherten Daten der folgenden Prüfprozesse jederzeit dem Ventil zugeordnet werden können. Nach der Barcode-Erfassung wird das Ventil an die Leckage-Prüfstation übergeben, in der mit Druckluft die allgemeine Dichtheit überprüft wird. Der Greifer legt dazu das Ventil in den pneumatischen Schraubstock der Station ein. Sobald er geschlossen ist, wird auch die Andockvorrichtung für Luft zugefahren und das Ventil nun mit Druckluft beaufschlagt. Während der Haltezeit von 30 Sekunden simuliert ein Betätigungszylinder die Betätigung des Ventilstößels, ohne dass es dabei zu einem Druckabfall kommen darf. Besteht das Ventil die Druckprüfung, wird es vom Greifer aus dem Schraubstock entnommen und in die Spannvorrichtung der Prüf- und Einstellstation eingelegt, die das Herzstück der Anlage bildet.

In der Einstellstation wird das Ventil zunächst ebenfalls eingespannt und über die Andockvorrichtung mit Hydrauliköl gefüllt. Nun wird der Stößel mit definierter Kraft betätigt, eine Aufgabe, für die eine PLS-Linearachse eingesetzt wird, die mit einer Kugelumlaufspindel und einem Servomotor ausgestattet ist. Ein Kraftmesssensor erfasst die auf den Stößel wirkende Kraft. Da ein Drucksensor auch den Öldruck am Ausgang misst, lässt sich die Kennlinie des Ventils ermitteln. Um sie korrekt einstellen zu können, wird an die Rückseite des Ventils eine Justiereinheit herangefahren, die von einem zweiten PRL-Modul angetrieben wird. Mit ihrem Präzisionsgetriebe und der integrierten 32-Bit-Positionssteuerung ist die Einheit in der Lage, die Einstellschraube des Ventils entsprechend den Vorgaben von der Steuerung genau zu justieren. Entspricht sie dem Sollwert, wird die Kontermutter der Einstellschraube definiert festgezogen. Nun folgen die weiteren Prüfschritte, bei denen zum Beispiel Parameter wie die Hüllkurve für den Druck über den Weg, die Hüllkurve für die Kraft über den Weg oder die Rückflusskennlinie überprüft werden.

Sauber soll es schon sein

Damit das Ventil gewaschen werden kann, müssen alle Bohrungen und Anschlüsse verschlossen werden. Das Eindrehen der Stopfen übernimmt ein servomotorisch angetriebenes Koramat-Handhabungsgerät. Die Ventile werden nun an die Waschstation übergeben, an der Reste von Hydrauliköl abgewaschen werden. Anschließend werden die Ventile wieder an die Wendestation übergeben und dort zurück in die Waagerechte geschwenkt, ehe sie dann auf einem Förderband abgelegt werden, das sie zur Verpackung bringt.

„Unsere Prüf- und Einstellanlage bedeutet für uns eine wichtige Effizienzsteigerung, die uns wichtige personelle Ressourcen freihält und damit unsere Wettbewerbsfähigkeit verbessert“, fasst Matthias Bachhofer seine Erfahrungen zusammen. „Schunk hat uns das dazu die erforderlichen Automatisierungskomponenten geboten und uns in der Projektierungsphase mit viel Know-how unterstützt – eine insgesamt hervorragende Zusammenarbeit!“

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