Heben und bewegen mit dem Balancer

Wenn Lasten schweben

Mehr als ein Hebezeug und weniger als ein Universalroboter – so präsentieren sich die manuell nach Sicht geführten Manipulatoren, die wir auch als Ausgleichsheber oder eben als Balancer bezeichnen. Sie sind nicht vorprogrammierbar, gleichen aber im Moment der Lastaufnahme von selbst die Schwerkraft der anhängenden Last aus. Damit sind sie gut für das Bewegen, Umschlagen, Montieren oder Zuführen von Arbeitsgegenständen oder den Wechsel schwerer Maschinenwerkzeuge einsetzbar. Auch beim Verpacken schwerer Güter werden sie erfolgreich verwendet. Feinfühliges Handhaben nach direkter Sicht zeigt sich da als Vorteil. Beim Montieren kann ein gewichtiges Fügeteil am Montageort schweben und sich vom Werker unter Sichtkontrolle präzise führen lassen. Nun gibt es aber auch handgeführte oder per Joystick lenkbare Leichtbauroboter (Kuka), die in Mensch-Roboter-Kombination ohne Schutzzaun arbeiten. Die Aufteilung der notwendigen Handhabungssequenz muss dann neu durchdacht werden. Damit lassen sich vielleicht auch teuere konventionelle Zuführsysteme erübrigen.

Bild 3: Reihengreifer für Ziegelsteine. 1 Ziegelstein, 2 Greifbacke, 3 Druckteller, 4 Anschlag, 5 Pneumatikzylinder, 6 Anschlussflansch, 7 Druckluftleitung.

Bauformen
Eine häufig verwendete Ausführung sind seit den 1970er Jahren die Standsäulengeräte mit einem Auslegerarm und 360-Grad-Rundumarbeitsraum. Für große Arbeitsflächen ist dagegen die Verfahrbarkeit eines Balancers, sprich eines handgeführtem Manipulators, am Kreuzportallaufwerk die praktischere Lösung. Ein Bediener hat beim Bewegen in die gewünschten Positionen nur relativ geringe Widerstandskräfte in den Laufschienen beziehungsweise in den Drehgelenkachsen zu überwinden. Wie man in Bild 1 sehen kann, betragen die erforderlichen Verschiebekräfte nur etwa ein Prozent der bewegten Last, auch wenn sich ein geringer Schräglauf am Portal einstellen sollte. Ein zum Portal mittiger Kraftangriff ist beim Schieben natürlich besser als seitlich angreifendes Schieben. Es muss auch gewährleistet sein, dass die zulässigen Durchbiegungen der Laufschienen eingehalten werden, damit der angestrebte Leichtlauf der Rollen nicht durch Überlastung eingeschränkt wird. Bei den Manipulatoren mit einem geknickten Auslegerarm kann man die Masse durch Bauteile aus Carbon verringern. Das verbessert das dynamische Verhalten des Balancers und entlastet auch den Bediener.

Anzeige
Bild 2: Dorngreifer für teleskopierbares Wickelmaterial. a) Sauglufthaltung, b) Anpressklemmung, 1 Manipulatorarm, 2 Führungsgriff des Balancers, 3 Wickelbund, 4 Saugluftglocke, 5 Druckelement.

Der Greifer macht´s
Greifer und Greifobjekt stehen in engem Zusammenhang. Als Greiforgan kommen Sauger, Magnete, Klemmbackengreifer und selbst einfache Haken zur Anwendung. Greifdorne lassen sich einsetzen, wenn es um die Handhabung von Wickelbunden geht, die meistens in waagerechter Lage aufgenommen werden und in senkrechter Ausrichtung in eine Maschine zu bringen sind. Das Bild 2 zeigt Dorngreifer in der Art eines Fingers, der in den Kern des teleskopierbaren Wickels eintaucht und beispielsweise seinen Finger bis zum Festspannen spreizt. Um das Teleskopieren auszuschließen , werden bei diesen Greifern auch zusätzliche Halteelemente vorgesehen. Wie man sehen kann: einmal mit einer Saugluftglocke, zum anderen mit einem beweglichen Andruckelement.

Bild 3: Reihengreifer für Ziegelsteine. 1 Ziegelstein, 2 Greifbacke, 3 Druckteller, 4 Anschlag, 5 Pneumatikzylinder, 6 Anschlussflansch, 7 Druckluftleitung.

…und auch Vielfachgreifer
Effizientes Handhaben wird unterstützt, wenn komplette Reihen von Objekten mit einer Greifaktion aufgenommen und bewegt werden können. In Bild 3 ist ein Ausschnitt eines Greifers zu sehen, der eine Reihe Ziegelsteine anpackt. Das ist notwendig, wenn die Steine in dichter Folge aus dem Fertigungsprozess kommen und das Handhaben von Einzelstücken zeitlich nicht zu schaffen wäre. Der Greifer ist aus pneumatisch angetriebenen Einzelgreifern zusammengesetzt. Weil die Greiforgane unabhängig voneinander arbeiten, können auch größere Maßabweichungen des Baumaterials ohne Haltekraftverlust ausgeglichen werden. Eine Greifbacke muss jeweils einen festen Anschlag haben, damit die gegriffenen Teile eine gerade Linie bilden und beim Ablegen eine definierte Ausrichtung aufweisen.

Bild 4: Pneumatischer Vielfach-Flaschengreifer (Pronal).

Bei dem in Bild 4 vorgestellten Vielfachgreifer für Flaschen werden leistenförmige, aufblasbare Druckkissen eingesetzt. Im kraftlosen Zustand wird der entspannte „Druckschlauch“ aus heiß vulkanisiertem und mit Elastomeren beschichtetem Gewebe zwischen die Flaschenhälse gebracht. Die Druckluft wird zugeschaltet, der „Greifschlauch“ aufgeblasen, und die Flaschen werden gegen eine integrierte feste Fläche gespannt. Auch Flaschen mit kurzen Hälsen und ungewöhnlichen Formen lassen sich auf diese Weise anpacken. Die Gummiprofilleiste schmiegt sich der Objektform an und entwickelt gleichzeitig die notwendige Haltekraft. Das Prinzip ist sehr wirksam, bei allerdings nur mäßiger Präzision bezüglich der Position. Aber es reicht bei der Beispielanwendung. Voraussetzung ist auch eine geradlinige Ausrichtung der Flaschen am Aufnahmeort. Es soll ja nicht nur eine Reihe aufgenommen werden, sondern mehrere Parallelreihen gleichzeitig.

Bild 5: Profilmagnetgreifer (knight europe). 1 Magnetgehäuse mit Edelstahl, 2 plattenförmige Polschuhe, 3 Greifobjekt, 4 Energieanschluss.

Halten mit Magnet
Magnetgreifer sind in der Regel von einfachem Aufbau. Allerdings müssen die Greifobjekte ferritisch sein. So ist es möglich, beispielsweise eine ganze Lage von Blechdosen mit einer einzigen Greifaktion zu erfassen und umzusetzen. Ein besonderer Magnetgreifer wird in Bild 5 vorgestellt. Die Haftfläche ist in beweglich verschiebbare lammellenartige Polschuhe aufgelöst und somit variabel. Beim Aufsetzen auf ein uneben geformtes Objekt passen sich die einzelnen Polschuhe der Form des Werkstücks an. Das kann beispielsweise eine abgesetzte Welle mit exzentrischen Elementen sein. Wird nach dem Aufsetzen der Gleichstrommagnet eingeschaltet, dann werden die Lamellen und das Werkstück zu einem festen Gebilde. Der Einsatz ist nur an dickerem Material zulässig, welches sich beim Hebevorgang nicht verbiegen oder dehnen kann. Man kann den Magnet mit zwölf oder 24 Volt Gleichspannung betreiben. Bei einem Stromausfall geht die Haltekraft natürlich verloren, was man bedenken muss. 

Dr.-Ing. habil. Stefan Hesse

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

BalanceLift

Materialhandling ganz easy

Der Balancelift von Expresso in Kassel soll den Anwender beim mühelosen Lasten-Handling unterstützen. Überall dort, wo im innerbetrieblichen Materialfluss Lasten zu heben, zu bewegen und zu positionieren sind, sei der Lift flexibel und ergonomisch...

mehr...

Pumpen

Gesund pumpen

Gezet Industriebedarf, Kärnten, ist Partner für Arbeitsplatz- und Industrieeinrichtungen, Druckluftverteilung, Alu-Kran- systeme, Kromer-Balancer und Sicherheitskupplungen.

mehr...
Anzeige

Balancer

Schweres wird leicht

Mit dem pneumatischen Balancelift von Expresso lassen sich - je nach Ausführung - bis zu 300 Kilogramm schwere Lasten von einer einzigen Person heben, bewegen und positionieren.

mehr...

Balancer

Im Vergleich vorn

Kromer Austria liefert und repariert Federzüge und Gewichtsausgleicher (Balancer), die mit verschiedenen Modelltypen Traglastbereiche bis 300 Kilogramm abdecken. Ein Dauerbelastungstest im Vergleich mit anderen Herstellern habe jüngst wieder die...

mehr...