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  • 09. Juni 2013

    Vereinzelung in sauberkeitssensiblen Produktionsanlagen

    Der Einsatz von Systemen zur Vereinzelung von Schüttgut in sauberkeitssensiblen Produktionsanlagen bringt Probleme mit sich, die konstruktiv und organisatorisch adressiert werden müssen. In diesem Artikel möchten wir eine Reihe von konstruktiven Maßnahmen vorschlagen, die zu einer Verbesserung im Sinne der Technischen Sauberkeit führen.

    Schraubenvereinzelung mittels Wendelförderer

    Wendelförderer zur Schraubenvereinzelung – ist da noch was zu retten?

    Bei der Vereinzelung von Montage-Komponenten in sauberkeitssensiblen Produktionsanlagen gibt es zwei dominante „Partikelquellen“:

    • Entstehung von Partikeln durch Abrieb während der Vereinzelung
    • Durch Partikel verschmutzte Komponenten

    Grundsätzlich ist es dabei unerheblich, ob die Partikel bereits vom Komponentenhersteller „mitgeliefert“ wurden oder durch die Vereinzelung entstehen. Entscheidend ist die Vermeidung von Partikelverschleppung in den eigentlichen Prozess, wodurch partikuläre Verschmutzung des sauberkeitssensiblen Werkstücks verhindert wird.

    1. Stufenförderer statt Wendelförderer

    Die Entstehung von Komponentenabrieb durch Transportbewegungen und Vibrationen in Vereinzelungssystemen ist in hohem Maße von der Oberflächenbeschaffenheit der Komponenten abhängig. Spezielle Beschichtungen die beispielsweise als Korrosionsschutz oder zur Schraubensicherung dienen, können hinsichtlich Abrieb äußerst kritisch sein.

    Doch ob nun eine Beschichtung zum Einsatz kommt oder nicht: zur Reduktion des Komponentenabriebes während des Vereinzelungsvorganges sind generell vibrationsarme Vereinzelungssysteme zu empfehlen. Stufenförderer bzw. Hubschienenförderer sind somit Vibrations-Wendelförderern vorzuziehen.

    Stufenförderer zur Schraubenvereinzelung

    Vibrationsarme Stufenförderer sind Wendelförderern vorzuziehen (Foto: Weber Schraubautomaten)

    2. Bohrungen entlang des Wendels

    Wendelförderer mit Bohrung am Ende des Wendels

    Vorgeschlagene Position für die Bohrung am Ende des Wendels (Bild: Weber Schraubautomaten)

    Kommen aus organisatorischen, historischen oder kommerziellen Gründen dennoch Wendelförderer zum Einsatz und kann daher Partikelerzeugung durch Vibration nicht verhindert werden, so empfiehlt es sich, zumindest Maßnahmen zur Vermeidung von Partikelverschleppung umzusetzen.

    Durch anhaften von Partikeln an den Zuführ-Komponenten wie Schrauben, Mutter, Federn etc. gelangt ein Teil der Partikel die sich im Wendelförderer befinden auf den seitwärts angebrachten Wendel.

    Wie auch die Zuführteile wandern die freien Partikel entlang des Wendels nach oben.

    Um eine Verschleppung der Partikel zu reduzieren sollten nun entlang des Wendels Bohrungen angebracht werden, die ein Austreten der Partikel aus dem Topf ermöglichen.

    Manche Hersteller bieten solche Lösungen bereits als standardisierte Sonderlösungen an.

    Im Umsetzungsbeispiel (unten) wurde im Wendel einer Spiralfedervereinzelung eine Bohrung angebracht, durch die freie Partikel abgeführt und systematisch entsorgt werden.

    Bohrung im Wendel einer Federzuführung

    Umsetzungsbeispiel: Bohrung als Schmutzsenke im Wendel einer Spiralfedervereinzelung

    3. Offene Transferstrecke

    Eine weitere kritische Stelle für die Partikelverschleppung ist der Übergang zwischen Vereinzelungssystem und Transferstrecke, auf der die Zuführteile zur Übergabe in den Prozess bereitgestellt werden.

    Zur effektiven Umsetzung einer Schmutzsenke zwischen Fördersystem und dem Einschleusepunkt der Zuführteile in den Prozess ist eine nach unten geöffnete Transferstrecke zu empfehlen.

    Schrauben beispielsweise werden in einer solchen Anordnung am Schraubenkopf hängend auf einer Schiene gefördert. So können weitere Partikel die den Zuführteilen anhaften entlang der Transferstrecke abfallen.

    Nach unten hin offene Transferstrecke

    Umsetzungsbeispiel: Transferstrecke nach unten hin offen

    4. Schmutzsenke an den Enden der Transferstrecke

    Schmutzsenke am Beginn einer geschlossenen Transferstrecke

    Umsetzungsbeispiel: Schmutzsenke am Beginn einer geschlossenen Transferstrecke


    Schmutzsenke am Beginn einer Transferstrecke

    Umsetzungsbeispiel: Schmutzsenke am Beginn einer geschlossenen Transferstrecke (Detail)

    Der Einsatz von offenen Transferschienen ist aufgrund der Geometrie der Zuführteile allerdings nicht immer möglich.

    Für die Zuführung von z.B. Muttern oder Federn kann eine nach unten geschlossene Förderschiene erforderlich sein.

    In solchen Fällen ist die Anbringung einer Schmutzsenke in Form eines geeigneten Schlitzes zwischen Fördertopf und Transferschiene oder am Ende der Transferstrecke sinnvoll sein.

    Damit kann ein Übertreten von partikulärem Schmutz auf die Transferstrecke bzw. in den Prozess reduziert werden.

    Der Schmutz fällt nach unten durch und kann wieder gezielt aufgefangen und entsorgt werden.

    5. Einsatz aktiver Reinigungsvorrichtungen

    Eine ebenfalls sinnvolle Maßnahme zur weiteren Reduktion des Partikeleintrages in den Prozess ist der Einsatz von aktiven Reinigungsvorrichtungen. Dabei wird das Zuführteil vor Übergabe in den Prozess mit Druckluft abgeblasen und der Schmutz wird abgesaugt. Freie Partikel werden in einem geschlossenen Luftkreislauf abtransportiert und in einem Filter gefangen. Solche Systeme werden z.B. von Schraubsytem-Herstellern als integrierbare Komponenten angeboten. Herstellerabhängig erhalten die Systeme auch unterschiedliche Bezeichnungen. Die Fa. Weber Schraubautomaten spricht beispielsweise von einer „Schmutzbremse“, während die Fa. Deprag ihr System „Particle-Killer“ nennt!

    Schutzbremse Weber Schraubautomaten

    Blassystem „Schmutzbremse“ (Foto: Weber Schraubautomaten)


    Particle-Killer der Fa. Deprag

    Saugsystem „Particle-Killer“ (Foto: Deprag)

     

    6. Vereinzelung außerhalb des Prozessbereiches anordnen

    Einrichtungen zur Fertigung von sauberkeitssensiblen Produkten werden in der Regel via Layout in Zonen steigender Sauberkeitsanforderungen unterteilt. Entsprechend sind sämtliche Bereiche, in denen das Werkstück direkt verschmutzt werden kann, durch schmutztrennende Vorrichtungen zu kapseln.

    Potentielle Partikelquellen, beispielsweise Systeme zur Vereinzelung von Komponenten, sind somit sinnvollerweise außerhalb dieser Zonen anzuordnen um eine direkte Werkstückverschmutzung zu verhindern.

    Vereinzelung ausserhalb des Prozessbereiches anordnen

    Umsetzungsbeispiel: Vereinzelungssystem außerhalb des Prozessbereiches

    Im vorliegenden Umsetzungsbeispiel wurde der Stufenförderer außerhalb des sauberkeitssensiblen Prozessbereiches angeordnet.

    7. Vereinzelungssysteme mit Deckel

    Wendelfoerderer mit Deckel

    Wendelförderer mit Deckel (Foto: Weber Schraubautomaten)

    Um einen Schmutzeintrag in das Vereinzelungssystem zu vermeiden, der von oben kommt, ist die Verwendung eines Deckels zu empfehlen.

    Hiermit können Partikel, die sich von der Hallendecke, der Decke der Fertigungseinrichtung, von Kabelkanälen oder Leitungen lösen, von einer Verschleppung in den Prozess ausgeschlossen werden.

    Dies gilt jedoch nur für Deckel, die seitwärts überlappen!

     

    Referenzen:
    VDA19 Teil2, Abschnitt F, Kap. 3.1.4.4 Transportsysteme, Handhabungssysteme, Zuführung und Vereinzelung

     

    Weitere Artikel aus dieser Reihe:

    Tipps zur sauberkeitsgerechten Konstruktion von Werkstückträgern und Werkstückaufnahmen

    Aufnahmebolzen: Tipps zur sauberkeitsgerechten Konstruktion

    Tipps zur sauberkeitsgerechten Konstruktion von Greifern und Spannsystemen

    Volker Burger, Geschäftsführer und Inhaber der Fa. CleanControlling

    Co-Autor dieses Beitrages ist Dipl.-Ing.(FH) Volker Burger. Er ist Geschäftsführer und Inhaber der Fa. CleanControlling und Berater für Technische Sauberkeit.

    Die Fa. CleanControlling führt im hochmodernen Analyse-Labor Restschmutzanalysen gemäß ISO 16232, VDA 19, ISO 4405/4406 sowie kundenspezifischen Werksnormen durch. Zusätzlich steht Hr. Burger auch als externer Berater und Trainer für Technische Sauberkeit zur Verfügung.


    Verfasst von Stefan Oberhauser

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