Clevere Verbindung

Profile - Kraftvoll verbinden ohne Bohren, Fräsen und Schweißen war bis vor Kurzem noch Utopie. Neue Verbindungstechnik macht die spielfreie, formschlüssige und zentrische Verbindung von Aluminiumprofilen möglich.

09. August 2007

Entscheidende Vorteile der Profiltechnik sind schnelle und flexible Lösungen, die auch nachträglich geändert werden können. Durch die Standardisierung der Bauteile bietet diese Technologie ein enormes Einsparungspotenzial von der Konstruktion bis zur Montage, denn mit wenigen und vielseitig verwendbaren Teilen lassen sich schnellstmöglich viele Produktionsanwendungen mit höchster Qualität und ohne Verschwendung von Ressourcen realisieren. Möglich ist vieles: vom einfachen Flipchart bis hin zur komplexen Fertigungsstraße. Robotunits hat einen Automatisierungsbaukasten mit intelligenten Lösungen für die Produktionstechnik entwickelt. Dazu gehören: Schutzzaunsysteme, Linearachsen, Förderbänder und die Profiltechnik. Zentrales Herzstück des Baukastens ist die spielfreie Verbindungstechnik.

Vorgaben an die Entwickler

Die Vorgabe für die Entwickler lautete: Wie schaffe ich es, unterschiedliche Aluminiumprofile so zu verbinden, dass weder geschweißt, gebohrt noch gefräst werden muss und die Bauteile trotzdem absolut spielfrei, formschlüssig und zentrisch verbunden werden können und eine Festigkeit und Vibrationssicherheit zu erreichen, wie sie bisher nur mit der Schweißtechnik erzielt werden konnte. Beim Rahmen- und Gestellbau war bislang nicht das Profil der Schwachpunkt, sondern die Verbindungstechnik. Aluminiumprofile sollen flexibel konstruiert werden mit Belastbarkeiten und Steifigkeiten, wie sie nur Stahlkonstruktionen erreichen. Für die Entwickler stand ein Ziel im Vordergrund: Die Profile mussten in der vollen Stärke erhalten bleiben, denn Bearbeiten und Bohren schwächt das Material. Die neu entwickelten patentierten Verbinder erfüllten zusammen mit den speziell entwickelten Aluminium-Profilen diese Vorgaben. Herkömmliche Stahlkonstruktionen sind unflexibel, verlangen viele Arbeitsschritte und lassen nachträglich kaum Änderungen zu. Konstruktionen mit einem Baukasten sind schneller und flexibler, erreichen dieselbe Stabilität und können jederzeit leicht geändert werden. Das System vereinfacht die Arbeit für Kunden, Konstrukteure und Projektierer, denn Einzelzeichnungen oder Teilekonstruktionen sind nicht mehr notwendig. Für die Bestellung werden nur Profillänge und Profildimension benötigt. Eine Profilbearbeitung, wie Bohren oder Fräsen wird überflüssig. Unzählige Prozessschritte und Schnittstellen entfallen und damit auch mögliche Fehlerquellen. Die Prozesskosten können reduziert werden.

Erstmals wird es möglich, Aluminiumprofile ohne Bohren und Schweißen formschlüssig, komplett mittig, spielfrei und zentrisch zu verbinden. Ein kleiner Teil macht es möglich: Der Robotunits-Verbinder. Mit dem Verbinder ist für alle Anwendungen und Profile nur noch ein Verbindungselement notwendig. Egal ob 50-x-50-, 50-x-100-, 100-x-100-, …-Profile quer oder quadratisch verbunden werden, die Verbindung ist so fest wie die zweier verschweißter Stahlteile. Beim Testaufbau in einem Hochschullabor konnte nachgewiesen werden, dass beispielsweise bei der Verbindung von 50-x-50-Profilen mechanische Belastungen von bis zu vier Tonnen und eine äußerst hohe Vibrationssicherheit erreicht werden konnten, obwohl bei der Verbindung mit den Profilen nur eine handelsübliche M10- und zwei M8-Schrauben verwendet wurden. Die Versuche haben gezeigt, dass die Materialien perfekt abgestimmt sind: Es konnte nicht festgestellt werden, ob die Schrauben, die Muttern, der Verbinder oder das Aluminiumprofil brechen.

Wie können diese hohen Werte erzielt werden? Dies wird durch die Verspreizung der Verbindungstechnik mit dem Aluminiumprofil ermöglicht, denn beim Anziehen der Schrauben wird das Profil nach oben vorgespannt. Dieser Vorspanneffekt ist entscheidend für die Festigkeit und verhindert, dass sich der Verbinder bei hohen Vibrationen löst. Der Verbinder ragt aufgrund der speziell tiefen Profilnut in das Profil hinein. Das Hineinragen und Verspreizen ermöglicht die sehr hohen Ausreißwerte. Zudem stützt sich der Verbinder am Profil ab und kann die Kräfte bei Belastung besser übertragen. Die 14 mm tiefe Nut des Profils ermöglicht, dass genügend Gewindetiefe erreicht und dadurch eine höhere Stabilität erzielt wird und die verwendeten Schrauben nicht abgelängt werden müssen. Mit der massiven Mutter wird gewährleistet, dass hohe Kräfte übertragen werden können und diese hohe Vibrationssicherheit realisiert wird. Bei der Entwicklung wurde besonders darauf geachtet, dass der Kunde von der Konstruktion über die Montage bis zum Lager Zeit und Geld einsparen kann. Der Zusammenbau ist einfach. Der Verbinder wird auf das erste Profil aufgesetzt, durch die Noppen zentriert und angeschraubt. Die Spreiz­einsätze werden für das zweite Profil eingelegt. Danach kann dieses aufgesetzt werden. Die Einschwenkmuttern werden einfach in die breite Profilnut auf Anschlag geschoben, ein Verrutschen wird durch eine Blattfeder verhindert. Verwendet werden handelsübliche Schrauben. Die Höhe der Verbindungstechnik wurde deutlich reduziert. Robotunits reichen für diese hochwertige Verbindungstechnik 15 mm. Bereits nach nur 15 mm ist die Verbindungstechnik abgeschlossen, und die Nut für das Anbringen weiterer Bauteile ist wieder frei. Dadurch gewinnt der Kunde Bauhöhe und spart Profil und Material.

Perfekt bis ins kleinste Detail

Die Verbindungstechnik erfolgt auf der Vorder- und auf der Rückseite. Der Kunde kauft einen Verbinder und schafft damit zwei Verbindungen. Der Konstrukteur muss nicht beachten, aus welcher Richtung die Kräfte auf das Profil wirken, da beide Seiten ident mit dem Profil verbunden sind. Der Verbinder ist beidseitig voll belastbar. Die Spreizteile, die die spielfreie Montage ermöglichen, können herausgenommen werden. Der Verbinder kann dann auch auf eine glatte Oberfläche montiert werden. Spreizteile können zudem durch elektrisch leitfähige ersetzt werden. Die Verbindung wird elektrisch leitend, dies ist z.B bei der Leiterplattenproduktion relevant. Damit der Kunde höchste Qualität einfach nutzen kann, werden für die Montage keine Spezialwerkzeuge und Schrauben verwendet, sondern Inbusschlüssel und Standardschrauben.

Standardisierung bedeutet Zeitgewinn

Durch Standardisierung wird das Handling vereinfacht und Überflüssiges eliminiert. Dies spart Zeit und hilft den Kunden, ihre Umsatz-Geschwindigkeit zu erhöhen. Entscheidend für die Reduktion der Kosten ist, dass am Rahmen, am Profil keine zusätzlichen Arbeitsschritte notwendig sind: Kein Bohren, keine Bearbeitung und damit auch kein Risiko, das zu einer Beschädigung oder Verschmutzung führen kann. Diese Reduktion auf das Wesentliche minimiert Montage-, Konstruktions- und auch Schulungszeiten. Der Verbinder vereinfacht zudem die Lagerhaltung, da es für alle Profile im 50er-Raster nur einen einheitlichen Verbinder gibt. Dieser wird durchgängig im gesamten Baukasten verwendet, sei es beim Schutzzaun, den Linearachsen, den Förderbändern oder bei der Profiltechnik.

Christian Beer, Geschäftsführender Gesellschafter Heron Robotunits GmbH/ps

Erschienen in Ausgabe: 05/2007