Servopresse installiert Stecker in Getriebegehäusen

Dec 22, 2023

Das „Querbohren“ von Getriebegussteilen hinterlässt ein Loch in der Außenhülle, das abgedichtet werden muss, um Flüssigkeitsverlust zu verhindern. Foto mit freundlicher Genehmigung von Promess Inc.

Diese Kraft-Weg-Kurve zeigt den Vorgang des Einsetzens eines Spreizdübels in ein Getriebegehäuse. An Punkt 1 beginnt die Kraft dort zuzunehmen, wo sich der Becher durch die Bohrung bewegt. Bei Punkt 2 stoppt der Becher und der Stift beginnt, sich in den Becher zu bewegen. Punkt 3 zeigt den Wendepunkt, an dem das System mit der Absteckung des Teils beginnt. Punkt 4, der letzte Wendepunkt, ist der Zeitpunkt, an dem das Abstecken abgeschlossen ist und die Änderungsrate abgeschlossen ist. Quelle: Promess Inc.

Das Bild links zeigt eine gute Installation bei 5 Kilonewton. Das rechte Bild zeigt eine stark überpresste Anlage mit 11,2 Kilonewton. Foto mit freundlicher Genehmigung von Promess Inc.

Ein Automatikgetriebegehäuse ist ein komplexes Gussteil, das einen hochentwickelten Ventilkörper mit vielen Kanälen und Durchgängen umfasst. Diese Kanäle und Durchgänge müssen präzise verbunden sein, um ein reibungsloses und präzises Schalten zu gewährleisten. Allerdings ist es nicht immer möglich, alle Verbindungen vor Ort herzustellen. Oftmals müssen Hersteller in einem als „Kreuzbohren“ bezeichneten Vorgang die äußere Hülle des Gussstücks – und eine oder mehrere innere Kanalwände – durchbohren. Dadurch entsteht ein Loch in der Außenhülle, das abgedichtet werden muss, um Flüssigkeitsverlust zu verhindern.

Für einen führenden Getriebehersteller war das Abdichten solcher Löcher einfach. Das Unternehmen nutzte schon lange eine Electro-Mechanical Assembly Press (EMAP) von Promess Inc., um eine Stahlkugel in das Loch einzuführen und so den Guss abzudichten.

Allerdings stieß das Unternehmen zuletzt auf Probleme beim Einpressen der Kugeln in ein besonders dünnwandiges Getriebegehäuse. Dies führte zu Rissen im Gehäuse, unzulässigen Leckraten und Garantieproblemen.

Die EMAP ist eine elektrische Servopresse, die zur Überwachung und präzisen Steuerung der Spitzenkraft und Endposition ausgelegt ist. In diesem Fall hat der Benutzer den Pressvorgang jedoch so programmiert, dass er bei einem bestimmten Abstand stoppt. Nur die Distanz wurde kontrolliert. Weder bei den Abmessungen der Kugel noch beim Durchmesser und der Oberflächenbeschaffenheit des Lochs wurden enge Toleranzen eingehalten. Infolgedessen konnte die gleiche Kraft die Kugel in einem ziemlich breiten Bereich von Positionen innerhalb des Lochs zurücklassen, was zu Undichtigkeiten und Rissen im dünnwandigen Gehäuse führte.

Um das Problem zu lösen, ersetzte der Hersteller die Stahlkugel durch einen Betaplug-Expansionsdübel von The Lee Co. Dieser vormontierte, zweiteilige konische Expansionsdübel verfügt über einen inneren Stift und einen äußeren Dübelkörper mit Stegen und Rillen, die sich während der Installation in das Gehäuse einschneiden .

Der Stopfen ist so konzipiert, dass er in eine passende konische Bohrung eingebaut werden kann, die eine perfekte Passform gewährleistet. Es reduziert unnötige Ausdehnungen und erzeugt eine vorhersehbare Nabenspannung, die ideal für spröde Materialien oder dünne Wandverhältnisse ist. Das Installationswerkzeug dient dazu, den Innenstift unten bündig zu installieren und gleichzeitig über die Hinterkante des Steckerkörpers zu stecken.

Der Betaplug beseitigte die Probleme mit dem rissigen Gehäuse und der Produktionsausbeute. Der Hersteller übernahm jedoch eine falsche Installationsspezifikation, die zu neuen Herstellungsproblemen führte: eine inakzeptable Ausschussrate, Probleme mit der Ausbeute und Schäden an der Vorrichtung. Der Hersteller kontaktierte Promess und The Lee Co. um Hilfe. Beide Unternehmen wurden gebeten, den gesamten Installations- und Montageprozess zu untersuchen und eine Lösung für die hohe Ausschussquote vorzuschlagen.

Die Ingenieure von Lee Co. stellten fest, dass die Stecker zu stark gedrückt wurden. Dies erzeugte eine übermäßige Radialkraft, als sich der Stift bewegte, um den Stopfenkörper aufzuweiten und den Stopfen in die Installationsbohrung herauszudrücken. Der Hersteller zögerte, die distanzbasierte Programmierung zu ändern, da die erfolgreich installierten Stecker im Feld nicht versagten. Sie waren mit der Ausschussrate nicht zufrieden, waren aber bereit, sie zu akzeptieren.

Die ordnungsgemäße Installation eines Betaplugs sollte abgeschlossen sein, wenn das Abstecken abgeschlossen ist, unabhängig davon, wo sich die Einheit innerhalb der Bohrung befindet. Die Ingenieure des Herstellers wollten den Stopfen an einem festen Punkt in der Bohrung installieren, unabhängig von der optimalen Verankerungsstelle – dort hatte der Stahlkugelstopfen die beste Leistung erbracht. In einer engen Bohrung wurde jedoch eine übermäßige Installationskraft erzeugt, die den Stopfen herausdrückte.

Die Ingenieure von Promess empfahlen dem Hersteller, die Programmierung zu ändern, um mehr als nur eine einfache Kraft oder Distanz zu messen. Die Ingenieure betonten den Vorteil der Kombination von EMAP-Instrumenten mit den hochentwickelten Datenverarbeitungsfunktionen des Promess Motion Controllers. Das Ergebnis ist die Möglichkeit, absolute Kraft und Distanz sowie komplexere Beziehungen, wie beispielsweise die Änderungsrate zwischen diesen Messungen, zu messen und zu steuern.

Während der Installation bewegt sich der Betaplug zunächst als Einheit, bis die Stege am äußeren Stopfenkörper beginnen, sich in die Bohrung zu graben. Wenn ein ausreichender Widerstand erreicht wird, hört der Stopfenkörper auf, sich zu bewegen, aber der innere Stift bewegt sich weiter und erzeugt die Expansionskraft, die eine leckagefreie Abdichtung erzeugt und den Halt gewährleistet. Wenn der Stift 0,5 bis 0,8 Millimeter unter der Bündigkeit liegt, ragt das Installationswerkzeug über die Oberkante des Steckerkörpers. Dieser Übergang erzeugt einen leicht erkennbaren Wendepunkt im Verhältnis der Änderungsgeschwindigkeit zwischen Presskraft und Abstand. Nachdem es erkannt wurde, ist es einfach, die Presse zu stoppen, wenn der Stift richtig in den Steckerkörper eingeführt ist. Das Ergebnis ist eine ordnungsgemäß abgesteckte Installation, die ein schädliches Überstecken des Stifts vermeidet. Als zusätzlichen Vorteil kann die Programmierung auch Teile erkennen, die auf dem Kopf stehen oder seitwärts liegen oder denen ein Stift oder ein anderes Teil fehlt.

Die Ingenieure von Promess und Lee führten umfangreiche Labortests durch, um die neue Programmierung zu validieren. Dies geschah vor der Installation der aktualisierten Anwendung im Werk des Herstellers, wo weitere Tests durchgeführt wurden. Die neue, auf Änderungsraten basierende Anwendung wurde nach erfolgreichem Abschluss aller Tests in Produktion genommen.

Das neue EMAP-Programm und das korrigierte Installationsverfahren lösten die Ertragsprobleme und reduzierten die Ausschussrate. Tatsächlich wurde festgestellt, dass viele der verschrotteten Teile – die zuvor entsorgt wurden, weil die Betaplugs nicht bis zum ursprünglich angegebenen Abstand eingeführt wurden – vollkommen akzeptabel waren und im Feldeinsatz nicht versagt hätten.

Seit der Änderung des Steckers und des Programms wurden mehr als 35 Millionen Stecker installiert und sind ohne Garantierückgabe wegen Leckage im Feld im Einsatz.

Für weitere Informationen zu Servopressen rufen Sie Promess unter 810-229-9334 an oder besuchen Sie www.promessinc.com.

Für weitere Informationen zu Flüssigkeitskontrollprodukten rufen Sie Lee Co. unter 860-399-6281 an oder besuchen Sie www.theleeco.com.