23. März 2014

Aufnahmebolzen: Tipps zur sauberkeitsgerechten Konstruktion

Aufnahmebolzen dienen in Montageanlagen und Fertigungseinrichtungen zur Aufnahme und Positionierung von Werkstücken für den Montageprozess. Aufgrund dieser Funktion sind sie in direktem Kontakt mit Bauteiloberflächen. Eine Tatsache die beim Einsatz in sauberkeitssensiblen Montagebereichen besonderes Augenmerk verdient, denn Partikelverschleppung hin zum Werkstück erfolgt in hohem Maße über Berührflächen. Welche Tipps sollten Konstrukteure beim Design von Aufnahmebolzen also beachten, um den Anforderungen der Technischen Sauberkeit gerecht zu werden?

Bild 1: Einsatz von Aufnahmebolzen im sauberkeitssensiblen Montagebereichen

Das vorliegende Praxisbeispiel zeigt zwei unterschiedliche Designansätze für Aufnahmebolzen die im sauberkeitssensiblen Bereich eines Montageprozesses zum Einsatz kommen. Während der rechtsseitige Bolzen ein „konventionelles“ Design widerspiegelt wurden im linksseitigen Bolzen sauberkeitsgerechte Konstruktionsprinzipien berücksichtigt.

1. Berührflächen reduzieren

Um einen Partikelübertrag vom Aufnahmebolzen zum Werkstück maximal zu erschweren sind produktberührende Flächen möglichst klein zu halten. Eine Linienberührung ist somit einer Flächenberührung vorzuziehen. Neben der vertikalen Auflage des Werkstücks sind auch die Berührflächen zur horizontalen Positionierung nicht außer Acht zu lassen.

Bild 2: vertikale Auflage als Linienberührung, partikelabweisende Radien

Bild 3: vertikale Auflage als Flächenberührung, „partikelsammelnde Tasche“

Im linksseitigen Umsetzungsbeispiel wurde die Werkstückauflage durch eine Linienberührung realisiert, während im rechsseitigen Problembeispiel eine Flächenauflage vorliegt.

Die Berührflächen zur horizontalen Positionierung wurden in beiden Fällen reduziert, indem nur Kreissektoren den Kontaktdurchmesser aufweisen.

2. Partikelabweisende Radien und Schrägen

Ein zentrales Prinzip in der sauberkeitsgerechten Konstruktion ist die Vermeidung von horizontalen Flächen bzw. von Schmutzsenken und „Schmutztaschen“.
An deren Stelle sollen partikelabweisende Radien und Schrägen treten. Dadurch wird einerseits verhindert, dass sich Partikel in größerer Zahl ansammeln, andererseits entstehen damit in der Regel auch Zonen die einfacher zu reinigen sind.

Bild 4: partikelabweisende Schräge (links) vs. horizontale „Schmutztasche“ im Anschlussbereich

Im vorliegenden Praxisbeipiel wurde dieser Grundsatz im sauberkeitsgerechten Design (linksseitig) an zwei Stellen umgesetzt. Einerseits wurde die horizontale Aufnahme als Radius ausgeführt (siehe Bild 2), andererseits wurde eine partikelabweisende Schräge im Anschlussbereich (siehe Bild 4) des Aufnahmebolzens angebracht.

Im konventionellen rechtsseitigen Ansatz sind an beiden Stellen „Schmutzsenken“ zu finden, die schlecht zu reinigen sind und Partikelverschleppung prolongieren.

Referenzen:
VDA19 Teil2, Abschnitt F, Kap. 3.1.4.5 Werkstückträger und Werkstückaufnahme

Weitere Artikel aus dieser Reihe:

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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.