Handhabungsmodule

Bewegung leicht gemacht

Neue Handhabungsmodule zum Patent angemeldet
Grundmodul mit zwei Antrieben
Handhabungsgeräte in Modulbauweise werden vielfältig angewendet zum Bewegen von Stückgut, zum Sortieren, Ordnen und als Werkzeugwechsler zum Beispiel in Werkzeugmaschinen. Dabei können Kombinationsmodule viele Vorteile bieten. Die Erfinder suchen jetzt interessierte Partner.

In Maschinen und Montageautomaten übernehmen Handhabungsgeräte das lagerichtige Einlegen und Entnehmen zur Verkettung – zu den Aufgaben gehört zum Beispiel das Überbrücken von Übergängen zwischen Fördergeräten, etwa Förderbänder oder Schwing- und Linearförderer. Außerdem übernehmen sie Ordnungsvorgänge durch Dreh- und Wendeoperationen in Abhängigkeit von beispielweise sensorischer Lageerkennung. Verschiedenste Handhabungsmodule sind bekannt – ihnen ist gemeinsam, dass die Bewegungsaufgabe meist vollständig in Translations- und Rotationsbewegung zerlegt wird. Die Firma Maul-Konstruktionen in Aachen stellt ein anderes Prinzip vor – es soll gezeigt werden, dass besonders die Kombination von Bewegungen mittels Führungsgetriebe bessere Möglichkeiten bietet, Bewegungsaufgaben zu erfüllen.

Ausgehend von einem Führungsgetriebe mit Innenzahnrad, Planetenrad und einer Antriebskurbel wird ein Punkt auf dem Planetenrad in der Ebene auf einer für Handhabungsmodule besonders günstigen viereckigen Bahn geführt; auch mit anderen Vielecken lässt sich eine sinngemäß ähnliche Bahn erzeugen. Das Konstruktionsbüro Maul hat die Kurvenbahnen mathematisch untersucht und festgestellt, dass eine hohe Güte der Geraden mit kleiner Linearitätsabweichung möglich ist. Ein Beispiel: 100 Millimeter Teilkreisdurchmesser des Planetengetriebes, etwa 65 Millimeter Schlüsselweite der Führungskurve, 41Millimeter Länge der geraden Bahn, Abweichung 0,055 Millimeter von der theoretischen Geraden. Die Ecke wird relativ harmonisch umfahren. Durch Drehen des Innenzahnrades und der Kurbel um den gleichen Drehwinkel gegenüber dem Gehäuse ist es möglich, die Führungsbahn in jede beliebige Lage zu verdrehen und somit schräg liegende Handhabungsaufgaben durchzuführen.

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Wird dieser Punkt der Ebene mit einem Kreuzschieber geführt, so kann man Greifer an ihm befestigen und auf dieser Bahn in der Ebene parallel bewegen. Es hängt vom Drehwinkel der Antriebskurbel ab, ob die Bewegung um 90, 180 oder 270 Grad stattfindet und somit L-förmige oder U-förmige oder sogar umfahrende parallele Bewegungen ausgeführt werden – zum Beispiel für senkrechtes Heben und 90 Grad seitliches Einführen, senkrechtes Heben, seitliches Verschieben und senkrecht 180 Grad absenkendes Einführen oder für das Heben, das verschiebende Umfahren oder das seitlich rückwärtige Einführen um 270 Grad. Das sind die häufigsten Anwendungen von Handhabungsmodulen; bei der 180-Grad-Absenkung beispielsweise entspricht sie der C-förmigen Bewegung handelsüblicher meist kurvengesteuerter Pick&Place-Module. Das Handhabungsmodul für parallele Bewegungen lässt sich um ein Zahnrad- und ein Malteserkreuzgetriebe erweitern. Damit lassen sich Bewegungsaufgaben erfüllen, die parallele Schiebungen und Drehungen gegen den Drehsinn der Kurbel ausführen. Für schiebende und drehende Aufgaben im Drehsinn der Kurbel kann das Grundmodul erweitert werden um eine Führungsbahn oder ein Führungsglied, das seine Drehung auf das greifertragende Element überträgt. Das Grundmodul kann erweitert werden um einen Antrieb außen am Innenzahnrad. Werden Kurbel und Innenzahnrad angetrieben, sind vielgestaltige Kombinationsbewegungen mit den Handhabungsmodulen machbar, bestehend aus Geraden, Kreisen und Drehbewegungen. Durch Kombination mehrerer – auch unterschiedlicher – Module und das Übergeben von Modul zu Modul sind viele auch sehr komplexe und räumliche Handhabungsaufgaben lösbar. Der Antrieb der Handhabungsmodule kann pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch erfolgen. Die Umsetzung von Linearbewegungen, die bei Zylindern erforderlich ist, kann mittels Zahnrad und Zahnstange geschehen. Motor-Antriebe (Getriebe-, Schritt-, Servomotor) haben den Vorteil, dass der Antrieb drehend und harmonisch und mit sehr hohen Taktzahlen möglich ist. Bei Montageautomaten ist der Antrieb der Handhabungsmodule direkt vom Montagestößel möglich. Von nur einer Linearbewegung kann hier ein kompletter Einlegevorgang durchgeführt werden, sogar mit gleichzeitiger Wendeoperation. Die Module können in einem Variantenbaukastensystem wartungsfrei, korrosionsbeständig und lebensmittelverträglich gestaltet werden. Sie sind wegen weniger Getriebeglieder, die aus Normteilen bestehen, qualitativ hochwertig, verschleißarm und dennoch preiswert herstellbar. Die konstruktive Ausführung ist im Vergleich zu anderen in Einzelbewegungen zerlegten Handhabungsmodulen kompakt und spart Platz. Die bewegten Massen sind in Leichtbauweise kleiner und dynamisch günstiger verteilt als bei Einzelbewegungen. Hans-Erich Maul/Dipl. Ing. Lars Jentsch/pb

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