Sie wundern sich, dass wir über die Auswerferpaketführung sprechen?
Wenn man den Stand der Technik anschaut, dann sieht man, dass in der Branche nach wie vor mehrheitlich Gleitbuchsen eingesetzt werden. Dabei gäbe es höherwertige Alternativen.
Eine Gleitbuchse gleitet auf der Säule und hat dadurch ein Spiel. Das ist ein grosser Nachteil. Die Firma Agathon hat als Alternative die höherwertige Kugelführung entwickelt. Diese werden hauptsächlich für Dauerläufer eingesetzt und dort, wo man eine Momentbelastung erwartet und das Auswerferpaket abkippen könnte.
Der Grund dafür ist, dass die Wälzkörper in den Endzonen, also vorne und hinten, zu hoch belastet waren. Der Wälzkörper wälzt trotzdem ab, die Gleitführung hat aber dann ein Problem wegen der zu hohen Flächenpressung. Sollte diese Momentbelastung zu hoch werden, kann man alternativ eine Rollenführung einsetzen. Die Rollenführung hat den grossen Vorteil, dass sie dank des Linienkontakts sechs bis acht Mal mehr Tragfähigkeit hat als die Kugelreihe – das allein macht schon deren Mehrwert aus. Auch die Kugelumlaufbuchse wird gelegentlich eingesetzt für diese Art der Anwendung.
Die Kugelumlaufbuchse wiederum hat den Vorteil, dass mit ihr ein unendlich langer Hub gefahren werden kann, was allerdings bei den Auswerferführungen nicht relevant ist. Die Kugelumlaufbuchsen haben aber einen entscheidenden Nachteil: Die Kugeln zirkulieren und kehren immer wieder an den Anfang zurück bei einem Hub. Sie benötigen daher mehr Platz. Diese Buchsenart hat auch eine grössere Wandstärke, damit die Kugeln zirkulieren können. Das bedeutet auch, dass die Kugeln viel kleiner sind und somit weniger Tragkraft erreichen im Vergleich zum Agathon-System. Grundsätzlich werden aus den erwähnten Platzgründen auch weniger Wälzkörper eingesetzt. Mit anderen Worten: Agathon hat hier gegenüber solchen Kugelumlaufbuchsen viel mehr Tragkraft zur Verfügung.
In der Folge 3 des Agatalks sprechen wiederum Guillaume Hopfner, von der Firma Braunform GmbH, und Agathon-Produktmanager Stefan Nobs über Anwendungen, deren Vorteile, Herausforderungen und auch über die Investkosten.
Die Qualitätsansprüche an die Kunststoffteile sind heute derart hoch, dass wir beschlossen haben, diese dritte Folge einer Standardtechnik zu widmen. Viele setzen einfach Gleitführungen ein – dabei gibt es etliche Fälle, in denen Anwender von der Auswerferführung der Agathon profitieren können – zum Beispiel bei sehr kleinen Säulendurchmessern.
Guillaume Hopfner und Stefan Nobs erklären die Funktionsweise und Unterschiede der Gleitführung wie der Kugelumlaufbuchse vs. AAG Kugel- / Rollenwälzführung. Wie kann das Abkippen vom Auswerferpaket verhindert werden? Und welche Folgen hat es, sollte das Auswerferpaket doch abkippen?
Gerade Auswerferführungen für den Dauerlauf sollten mit steifen und leicht abwälzenden Wälzkörperführungen ausgestattet sein. Aufgrund der spielfreien Arbeitsweise kann ein Abkippen des Auswerferpaktes verhindert werden. Dadurch fahren die Auswerfer nicht unkontrolliert vor und verursachen Abdrücke am Spritzling.
Stefan Nobs: Herr Hopfner, Sie haben zum Thema «Auswerferführungen» eine interessante Anwendung. Bitte schildern Sie diese.
Guillaume Hopfner: Zuerst möchte ich erwähnen, wie überraschend es ist, dass wir über Auswerferpaketführung reden. Aber die Qualitätsanforderungen an die Kunststoffteile sind heutzutage so hoch, dass man sogar über solche Standardtechnik reden muss. Gewöhnlich legt man nicht viel Wert auf solche Funktionen. Es werden oft einfach Gleitführungen eingesetzt. Wir haben aber Fälle, bei denen wir von den vielen Vorteilen der Auswerferführungen von Agathon profitieren können. Zum Beispiel bei kleinen Durchmessern um Durchmesser zwölf. Im Vergleich zu den Produkten der Marktbegleiter muss ich auch sagen, dass bei Agathon die Anzahl der Kugeln im Kugelkäfig höher ist und ich schätze dadurch auch kleiner im Durchmesser. Wir haben diese Einheit erfolgreich eingesetzt und einige Probleme dadurch korrigiert.
Aber zur Anwendung selbst: Wir haben sie eingesetzt in einem Zwei-Komponenten-Indexwerkzeug, bei dem wir an beide Stationen Auswerferpakete brauchen. Die Krafteinleitung des Ausstossbolzens sitzt nicht mittig, da beide Kavitäten versetzt im Werkzeug liegen; die Gegenkraft, die von den Auswerfern kommt, sitzt am Rand der Auswerferplatte. Durch diese ungünstige Konstellation neigt das Auswerferpaket zu kippen, sodass Auswerfer in das Kunststoffteil eindrücken können, was sichtbare Spuren hinterlässt. Nach dem Einbau der Auswerferführungen von Agathon mit Durchmesser zwölf wurde der Kippeffekt stark reduziert und dadurch ist die Markierung am Teil verschwunden. Das kann ich also eindeutig sagen: Die Teilequalität wurde durch die Auswerferführung verbessert.
Stefan Nobs: Für mich stellt sich die Frage, wie es aussieht, wenn man wieder zurück auf die Gleitführung geht. Wenn eine Gleitführung ausfällt, welche Konsequenzen hätte das? So eine Gleitführung kann, wenn sie hoch belastet ist, zu einer Kaltverschweissung führen. Das heisst, die Gleitführung blockiert und das Werkzeug wird trotzdem weitergefahren. Wie sieht es dann aus: Wird das Werkzeug zerrissen oder wie muss man sich das vorstellen?
Guillaume Hopfner: Eine Auswerferführung mit Gleitbuchsen läuft ja über eine reine Kontaktpassung. Natürlich in diesem erwähnten Fall, wenn es eine Überlastung gibt, neigt es dann zum «Fressen». Wenn das Auswerferpaket abkippt, verkanten die Buchsen auf den Säulen und die Flächenpressung überschreitet punktuell die maximale Druckfestigkeit. Die Führung setzt sich fest und das Auswerferpaket kann nicht mehr bewegt werden. Dadurch muss das Werkzeug aus der Produktion zur Reparatur gezogen werden. Mit Kugelführung ist es meiner Meinung nach sicherer. Ein Notbetrieb ist möglich, womit ein Stillstand vermieden werden kann bis zur nächsten Wartung.
Stefan Nobs: Wenn so eine Führung anfrisst, dann eher nicht alle vier gleichzeitig, sondern vielleicht nur eine von vier.
Guillaume Hopfner: Ja, das ist exakt, was dann passiert: Ein Auswerferpaket wird gewöhnlich mit vier Führungssystemen geführt. Wenn es an einer Stelle frisst, dann geschieht die Kraftübertragung nur noch an den drei freien Führungssystemen – und einer hängt.
Stefan Nobs: Dadurch kippt dann das Auswerferpaket wahrscheinlich im Zehntelbereich ab.
Guillaume Hopfner: Das kann sogar bis zu einem Millimeter sein.
Stefan Nobs: Die Auswerfer werden dann nach vorne geschoben und das Kunststoffteil erhält diesen geschilderten Abdruck, den man vermeiden will.
Guillaume Hopfner: Wenn aber eine Gleitführung «frisst», dann kann das Auswerferpaket nicht mehr bewegt werden. Das heisst, es bleibt dann komplett stehen und die Maschinensicherung stoppt die Bewegung.
Stefan Nobs: Was wiederum heisst, man muss die ganze Produktion stoppen, das Werkzeug runternehmen, in die Wartung geben und vielleicht alternativ einen anderen Job starten.
Wir haben auch schon über den Notbetrieb gesprochen. Das ist vielleicht auch der grosse Vorteil bei den Wälzkörpern: Sie können einen gewissen Schaden nehmen. Es kann eine bleibende Deformation geben, einen Abdruck auf der Säule oder auf der Buchse oder der Wälzkörper kann leicht deformiert werden. Aber grundsätzlich bleiben die Kugelauswerferführungen einsetzbar und man kann wahrscheinlich noch weiter damit produzieren. Haben Sie das auch schon so erlebt?
Guillaume Hopfner: Ja, es kann sein, dass nach einer Beschädigung der Führung sichtbare Markierungen am Kunststoffteil entstehen. Dann muss man entscheiden, ob man dann weiter produziert oder ob man aufhört. Aber man kann auf jeden Fall weiter produzieren. Wenn nur eine Seite des Auswerferpakets ein Problem hat mit einem Führungssystem, sind manchmal auch nur die Hälfte der Kavitäten von der Markierung betroffen. Die andere Hälfte ist wahrscheinlich noch verwendbar. Es liegt dann an der eigenen Entscheidung, ob man noch einen Tag weiter produzieren will, indem man nur die Hälfte der Produktion verwendet und erst danach das Werkzeug abbaut.
Bei Braunform bauen wir in den letzten Jahren grundsätzlich Kugelführungen ein. Der Grund dafür ist einfach: Wir übernehmen die Anforderungen der Medizinbranche und daher sind die Kugelführungen das perfekte Produkt dafür.
Stefan Nobs: Die Auswerferführung ist sicher eine vielleicht etwas unterschätzte, aber ganz wichtige Anwendung. Haben sie dafür auch eine Konstruktionsrichtlinie, die vorgibt, bei welchen Ansprüchen zwingend eine Kugelführung eingebaut werden muss und bei welchen eine günstigere Gleitführung reicht?
Guillaume Hopfner: Eine solche gab tatsächlich vor ein paar Jahren. Aber bei Braunform bauen wir in den letzten Jahren grundsätzlich Kugelführungen ein. Der Grund dafür ist einfach: Wir übernehmen die Anforderungen der Medizinbranche und daher sind die Kugelführungen das perfekte Produkt dafür.
Stefan Nobs: Der Investaufwand steht ja im Verhältnis zu einem gesamten Werkzeug – und damit minimal. Haben Sie da Zahlen, die das unterstrichen können?
Guillaume Hopfner: Ein Werkzeug kostet oft mehrere hunderttausend Euro. Man braucht da tatsächlich nicht Rücksicht zu nehmen auf die 400 Euro, welche man für die Kugelführung des Auswerferpakets investiert, zumal die Sicherheit und die Partikelfreiheit in dem Fall wichtiger ist.
Diese paar hundert Euro, die man vielleicht mehr investiert, lohnen sich also auf jeden Fall. Denn mit ihnen schützt man das ganze Werkzeug, das mehrere hunderttausend Franken kosten kann.
