Jungtec GmbH & Co. KG

Jungtec GmbH & Co. KG Machbarkeitsstudie für die Entwicklung einer Sondermaschine zur Herstellung von ECO-Dichtungen Abschlussbericht über ein Entwi...
Author: Hilke Schwarz
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Jungtec GmbH & Co. KG

Machbarkeitsstudie für die Entwicklung einer Sondermaschine zur Herstellung von ECO-Dichtungen

Abschlussbericht über ein Entwicklungsprojekt gefördert unter dem Az: 20345 von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt

von

Norbert Kürbis

Pulheim, Oktober 2002

11/95

Projektkennblatt

UMWELT SnnUNG

der

Deutschen Bundesstiftung Umwelt 20345

Az

I

Referat

2110

I

Fördersunune

5.000,00 €

Antragstitel

Machbarkeitsstudie für die Entwicklung einer Sondennaschine zur Herstelhmg von ECO-Dichtungen

Stichworte

Produkt; Emission; Ressource

Laufzeit

Projektbeginn

Projektende

Projektphase(n)

3 Monate

Juni 2002

September 2002

keine

Bewilligungsempränger

JUNGTEC GmbH & Co. KG Donatusstr. 127 - 129 50259 Pulheim

Tel 02234/9647-23 Fax 02234/9647-18 Projektleitung Herr Lingnau

Bearbeiter Herr Kllrbis

Kooperationspartner

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Finna Jungtec GmbH & Co. KG hat einen Ersatz für Flachdichtungen entwickelt, der in der Lage ist die diffusen Emissionen aus Flanschverbindungen um über 90 % gegenüber herkömmlichen Dichtungen zu reduzieren. Die bis jetzt angewandte Fertigungsmethode (prägen und stanzen) ist für Nennweiten über 200 nun und bei Sonderabmessungen nicht möglich oder wirtschaftlich vertretbar. Um den Forderungen mehrerer Chemiekonzeme und große Anlagenbauer auf der einen Seite und der enormen Umweltentlastung auf der anderen Seite gerecht zu werden entschloss sich die Firma Jungtec GmbH & Co. KG zur Entwicklung einer Sondermaschine. Schon nach den ersten Kontaktaufnahmen zu Sondermaschinenbauem und Konstruktionsbüros traten die ersten Schwierigkeiten zu Tage: die geringen Toleranzen für die Prägeteile die exakte Führung der Metallringe In enger Zusanunenarbeit mit einem Konstruktionsbüro wurden zwei Möglichkeiten entwickelt. Seide Konzepte sehen vor, dass die Prägung durch eine Rolle in geJaserte MetaUringe hineingedrückt wird, wobei die Machbarkeit bis jetzt nur theoretischer Natur ist. Um die Machbarkeit und die Vor- und Nachteile einer jeden Konstruktion abschätzen zu können, entschloss sich die Firma Jungtec GmbH & Co. KG zur Durchführung einer Machbarkeitsstudie. Darstellung der Arbei/sschritte und der angewandten Methoden Nach Erstellung der Zeichnungen für den Maschinenaufbau wird ein detaillierter Arbeitsablauf formuliert. Es werden beide Lösungswege untersucht und die technischen Vor- und NachteiJe erarbeitet und aufgezeigt. Ebenso werden die beiden Varianten hinsichtlich unterschiedlicher Stückzahlen miteinander verglichen. Die erforderlichen Kräfte zum Rollen der Querschnitte werden berechnet und in Versuchen ermittelt Für die Versuche wird eine Standardmaschine umgebaut und mit mehreren Proberollen ausgestattet. Die Versuche werden dokumentiert, die erstellten Entwürfe werden unter Umständen den Versuchsergebnissen angepasst und ein endgültiges Konzept erarbeitet.

Deutsche Bundesstifumg Umwelt 0 An der Bomau 2 0 49090 Osnabrück 0 Tel 0541/9633-0 0 Fax 0541/9633-190

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Ergebnisse und Diskussion Nachdem viele kleinere Probleme schrittweise eliminiert worden waren, wurden die ersten Rollversuche durchgefuhrt. Diese Versuche waren in keinster Weise zufriedenstellend, da die RoWinge zu grosse Verwerfungen aufwiesen und das ECO-Profil wurde nicht ausreichend ausgebildet. Nach einer intensiven FeWeranalyse wurden mögliche FeWerursachen gefunden: I.

2.

die Blechrohlinge

waren vom Konstruktionsbüro Schenk! mittels einer Blechringschneidemaschine geschnitten. Durch die Blechringschneidemaschine werden die Randbereiche der Rohlinge kalt verformt und damit weisen die Randbereiche eine zu grosse Härte auf um dann noch das ECO-Profil einrollen zu können. Die Prägerollen waren nicht den Erfordernissen entsprechend gefertigt

Um die Randverhärtung zu umgehen wurden von der Jungtec GmbH & Co. KG B1echroWinge in verschiedenen Abmessungen gelasert. Das Konstruktionsbüro Schenk! Iiess neue Prägerollen erstellen, die die genaue Prägung des ECO-Profils ermöglichen sollen. Die RoWinge des zweiten Rollversuches wiesen dann auch keinerlei Verwerfungen mehr auf, was die Vermutung de Randverhärtung bestätigte. Beim ECO-Profil war der äußere Zalm perfekt ausgebildet, der innere Zalm nur teilweise, was in Gesprächen mit dem Konstruktionsbüro Schenk! auf die behelfsmäßige Führung der BlechroWinge zlUÜckzufuhren ist. Auch werden die Prägerollen den Versuchsergebnissen entsprechend nochmals überarbeitet

Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation Eine Präsentation und Öffentlichkeitsarbeit ist nicht geplant.

Fazit Die Ergebnisse der Rollversuche und der Lösungsansätze der Machbarkeitsstudie sind so erfolgs-versprechend, dass die Jungtec GmbH & Co. KG nach Bewilligung von FördermitteIn durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt die Konstruktion und Herstellung der Sonderrnaschine veranlassen wird.

Deutsche Bundesstiftung Umwelt 0 An der Bomau 2 0 490900snabrOck 0 Tel 0541/9633-0 0 Fax 0541/9633-190

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Inhaltsverzeichnis

Seite

Titelblatt

Projektkennblatt

Inhaltsverzeichnis

Versuchsbericht

Konzeptläsung I

Zeichnung Konzeptläsung I

Konzeptläsung 11

Zeichnung Konzeptlösung 11

1

2 4 5

7

9

10

12

4

Versuchsbericht Über das Einrollen von einem Rillenprofil in Ringscheibenbleche Es wurden bei verschiedenen kleinen Blechbearbeitungsfirmen Versuche an Sickenmaschinen durchgeführt. Die ersten Ergebnisse waren wenig zufriedenstellend, da sich die Ringscheibenbleche (Versuchsdurchmesser ca. 300-400) in der Ebene bis zu 15 mm stark verformten. Die Verformung bei den Vorversuchen ist auf mehrere Ursachen zurückzuführen, die wir von Versuch zu Versuch eliminierten. Hauptursachen: a)

Anpresskraftermittlung der Walzen, da bei plastischen Werkstoffen und kleinen Radien das Material mehr gereckt als gestaucht wird. Abhilfe: Beachtung der neutralen Fasern, plastischen Verformung, Stauchung der Fasern, Reckung der Faser

b)

Versuchswalzen mit nicht exaktem Rollprofil (Breite/Höhe der Rillen) Abhilfe: neue Walzen

c)

Rillenauslauf nicht exakt am Ringscheiben-Innendurchmesser Abhilfe: Tiefenanschlag auf Ringscheibenbreite einstellbar

d)

Versuchsringe mit Maschine ausgeschnitten (Verformung der Schnittkante) Abhilfe: Laserausschneiden der Ringbleche (rechtwinkelige, gerade Kante)

e)

Keine Seiten- und Höhenführung der Bleche beim Einlauf Abhilfe: Anbringung von Hilfsführungsleisten für die provisorische Höhenführung der Ringscheibenbleche beim Aus- und Einlauf in die Rollen. Die Ringscheibenbleche haben einen Außendurchmesser von bis zu 1,5 Meter und können unmöglich, von Hand geführt, exakt in die Rollen einlaufen. Um Versuche durch Handlingsfehler nicht zu verfälschen, wurden als Hilfsführungsleisten einfache Flacheisen und Winkeleisenstücke an eine einstellbare Anschlagplatte angeklemmt. Als Auflagefläche wurde eine entsprechend große Tischplatte gewählt.

Am 4.9.2002 wurden bei der Firma RAS endgültige Rollversuche an den von Fa.Jungtec angelieferten, gelaserten Ringscheibenblechen durchgeführt. Sämtliche Erkenntnisse aus den Vorversuchen wurden dabei berücksichtigt. Nach unseren Vorgaben wurde ein entsprechender Versuchsaufbau erstellt und die Rollversuche mit den für diesen Zweck speziell von RAS gefertigten Rollen (Profil nach unserer Zeichnung Nr. 200701 vom 23.7.02) durchgeführt. Wir sind der Meinung, dass die letzten Versuche im allgemeinen positiv ausgefallen sind und wir mit der Sickenrollkopftechnologie auf dem richtigen Weg für die weitere Entwicklung sind. Außerdem sind wir von der ausgereiften Technik der verwendeten Rollkopfmaschine überzeugt. 5

Versuchsteile

Zwei Ringscheiben mit einem Außendurchmesser von ca. 340 mm, an denen die Rillen beim Versuch am 4.9.2002 eingewalzt wurden, erhielten Sie am 6.9.2002 per Post. Die großen Ringe haben wir separat per Spedition an Sie zum Versand gebracht und sie befinden sich seit 9.9.2002 in Ihrem Hause.

Kirchheim, den 19. September 2002

Konstruktionsbüro Schenkl

K. H. Schenkl

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Konzeptlösung I:

Zeichnung-Nr. 200901

Die Werkstücke werden von einem Ablagetisch seitlich neben der Maschine von Hand horizontal auf den Bearbeitungstisch gelegt bzw. geführt. Die Ringscheibenbleche werden auf der Rundtischplatte mit 6 x 60°, am Durchmesser verteilten Zentrieraufnahmen, fixiert und mit Schwenkspannern von oben auf die Auflagefläche der Zentrieraufnahmen gespannt. Der Doppelrollkopf, der an einer Säule in der horizontalen Achse geführt wird, befindet sich bei den kleinsten Werkstücken im Mittelpunkt des Rundtisches und des Werkstücks. Der Roll kopf wird auf das Niveau der Ringscheibenbleche abgesenkt. D.h. die untere Rolle des Doppelrollkopfes befindet sich auf gleichem Niveau wie die Unterseite des Ringscheibenbleches. Sodann fährt der Doppelrollkopf in Richtung Außendurchmesser des Ringscheibenbleches, solange bis die Profilbreite von ca. 4 mm von der Innenkante des Werkstücks aus gesehen, erreicht ist. Die obere Rolle fährt nun auf Abstand zur unteren Rolle, d.h. beide Rollen liegen am Werkstück an. Nun beginnt der Rundtisch sich zu drehen und während die Drehbewegung anläuft, fahren die Rollen auf ihr vorher eingestelltes Maß zusammen. Der Rundtisch beginnt seine 360° Drehung, um die Rille einzurollen. Die 360° Drehung wird ca. 10° überlaufen um die anfangs nicht voll eingerollte Form zu vervollständigen. Die obere Rolle fährt etwas nach oben, der Rollkopf bewegt sich zum Mittelpunkt der Maschine zurück. Dann fährt er ca. 100 mm nach oben. Die Werkstückentnahme kann jetzt beginnen. Die Spannung des Werkstücks kann jetzt gelöst werden und das Werkstück aus den Zentrieraufnahmen genommen und nach hinten auf den rückseitigen Ablagetisch geschoben werden. Mit dem Beladen des nächsten Werkstückes kann nun begonnen werden.

Vorteile der Konzeptlösung I Ringscheibenblech immer zentrisch zum Rundtisch Werkstück exakt geführt zum Zentrum Werkstück fest gespannt, daher exakte Position Werkstück-Spann- und Zentriereinrichtungen 6 x an Umfang werden zentrisch von außen nach innen auf die verschiedenen Durchmesser eingestellt. Verstellung durch zentrale Kurbel. Sehr sicherer halbautomatischer Prozeßablauf Maschine kann leichter auf vollautomatischen Betrieb umgerüstet werden.

Nachteile der Konzeptlösung I Sonderrollkopf der im Zentrum der Maschine auf einem langen Auslegerradius ca. 800 mm stehen muss. 7

Rollkopf muß separat konstruiert werden, kein serienmäßiger Rollkopf zu verwenden. Antrieb der Drehbewegung im Rundtisch nicht im Rollkopf. Werkstück wird durch die Rollen hindurch gezogen, nicht von den Rollen gezogen (daher sichere Spannung notwendig) Antrieb der Rollen im Rollkopf wegen kleinen Werkstück-Innendurchmesser nicht möglich. Höhere Entwicklungs- Produktions- und Konstruktionskosten der Maschine gegenüber Konzeptlösung 11.

Produktionskosten für Konzeptlösung I Die Entwicklung und Konstruktionskosten für die Ausarbeitung einer halbautomatischen Maschine von Zusammenbauzeichnungen, Einzelteilzeichnungen und Stücklisten, sowie Elektropläne, Funktionsdiagramm, Verschleißteilliste und Betriebsanleitung nach denen die Maschine gefertigt werden kann, schätzen wir auf ca. 700 Stunden a € 54,00 ca. Preis:38 500 € Die exakten Kosten für die Produktion der Maschine können erst nach der Konstruktion definitiv kalkuliert werden.

München, den 23. September 2002

Konstruktionsbüro Schenkl

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