Handhabungstechnik

Sicher und leicht

Handhabungstechnik erleichtert den Werkzeugwechsel
„Ein Konstrukteur muss auch etwas riskieren. Wenn er nichts riskiert, ist er kein Konstrukteur und nicht am richtigen Platz“. Mit dieser anspruchsvollen Denkhaltung hat Karl Maybach, der auch noch heute von seinen Nachfolgern in der MTU Friedrichshafen als genialer Konstrukteur verehrt wird, nicht nur für einen effizienten Antrieb von Zeppelinen gesorgt, sondern auch edle Automobile geschaffen. Heute sind Motoren und komplette Antriebssysteme aus diesem innovativen Unternehmen auf Schienen wie auf dem Wasser zu Hause.

Innovative Produkte entstehen in aller Regel in technisch fortschrittlichen Produktionsverfahren. Eine sichere und ergonomische Maschinenbedienung reiht sich in dieses große Gefüge ein. Ein Beispiel bildet das Handhabungsgerät von Zeilhofer, mit dem Werkzeuge in einem wirtschaftlich optimierten Umschlagsprozess auf sichere und ergonomische Weise in ein Bearbeitungszentrum ein- und ausgespannt werden.

„Auf dem italienischen Großbearbeitungszentrum fertigen wir in zwei Schichten großvolumige Sonderteile und Kurbelgehäuse in Einzelteil- und Kleinserienfertigung mit Schneidwerkzeugen, die in SK-50-Werkzeughaltern eingespannt sind“, erläutert Andreas Karcher, Anlagenplaner in der MTU Friedrichshafen, und fährt fort: „Die Werkzeughalter mit den eingespannten Werkzeugen sind etwa sechs bis 25 Kilogramm schwer. Ab etwa acht Kilogramm Masse wird das manuelle Einspannen der Werkzeuge in die Spindelaufnahme bei relativ wenig Platz zwischen Aufspanntisch und Maschinenspindel recht unbequem. Das erhöht nicht nur die potenzielle Unfallgefahr, sondern erfordert auch größere Anstrengungen für ein kollisionsfreies Ein- und Ausspannen.“

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Das für seine Qualitätsarbeit bekannte Unternehmen steht konsequenterweise für die Durchsetzung von ergonomisch gestalteten Fertigungsprozessen. „So standen wir vor der Entscheidung“, erläutert Karcher weiter, „einen teuren, in der Praxis wenig ausgelasteten automatisch arbeitenden Werkzeugwechsler zu beschaffen oder ein manuelles Handhabungsgerät einzusetzen. Auf Grund des enormen Preisunterschieds und der relativ geringen Anzahl der Werkzeugwechsel in einer Schicht entschieden wir uns für ein Handhabungsgerät, mit dem das ein- und auszuspannende Werkzeug zwar manuell geführt wird, das aber die aufgenommenen Werkzeuge praktisch schwerelos durch den Raum trägt. Wir haben mehrere Unternehmen aus der Branche angesprochen und dann die Firma Zeilhofer beauftragt, weil sie unsere technischen Vorgaben zu einem optimalen Preis mit hohem Engagement umsetzte und uns zusätzlich noch zwei Spezial-Werkzeugwagen baute, in denen die Werkzeuge handhabungsgerecht bereitgestellt werden. Herr Zeilhofer besuchte unser Unternehmen mehrmals, sah sich vor Ort um und stimmte mit uns die Lösung der Aufgabenstellung ab.“

Pneumatisches Handhabungsgerät mit großem Arbeitsbereich

Bei dem Handhabungsgerät handelt es sich um ein pneumatisch arbeitendes Säulengerät. Die Tragsäule ist unmittelbar am Bearbeitungszentrum fest im Boden verankert. Entsprechend der Aufgabenstellung hat das Handhabungsgerät eine Tragfähigkeit von 25 Kilogramm. Die schlanken Schwenkarme ermöglichen einen Arbeitsbereich im Radius von vier Metern. Die nach oben offene Einhausung des Bearbeitungszentrums bietet den notwendigen Bewegungsraum für die Auslegerarme. Durch das ebenfalls nach oben offene Tor lässt sich das Handhabungsgerät aus dem Maschinenraum nach außen oder von außen in den Maschinenraum führen. Ferner tragen zwei Pneumatikzylinder, die das Heben und Senken der Auslegerarme bewirken, zur sicheren Arbeitsweise bei. Sie ermöglichen darüber hinaus einen sparsamen Druckluftverbrauch. Der Arbeitsbereich in Z-Richtung beträgt 360 bis 1.500 Millimeter.

Spezialwagen für Werkzeugablage

Die ein- und auszuwechselnden Werkzeuge werden aus Werkzeugwagen entnommen und in diese wieder abgelegt. Die beiden Wagen dienen zum einen als Werkzeugspeicher vor der Bearbeitungsmaschine und zum anderen als Transportmittel für den Weg von der Werkzeugpflege zur Maschine und zurück.

Für den bequemen und kollisionsfreien Umschlag hat dieser Werkzeugwagen zwei Voraussetzungen: Die Werkzeugaufnahmeleisten sind terrassenförmig angeordnet und lassen sich seitwärts herausziehen. Der Führungsbügel mit den Bedienelementen ist im Winkel von 45 Grad zum Greifer angeordnet. Diese Gestaltung gewährt sowohl bei der Bedienung des Werkzeugwagens als auch beim Auswechseln des Werkzeugs an der Maschinenspindel eine gute Sicht auf das Handhabungsgut. Wahlweise bietet die pneumatische Steuerung beim Einsetzen eines Werkzeugs in die Maschinenspindel zwei Möglichkeiten, das Heben und Senken der Last anzusteuern: Je nach individuellem Vorzug kann man die Last per Hebel auf- beziehungsweise abwärts bewegen oder man nutzt die Lastspeicherfunktion. Dazu wird per Knopfdruck das Gewicht der aufgenommnen Last gespeichert. Damit wird es möglich, das Handhabungsgerät an der Last zu führen.

Sichere Arbeitsweise

Gehen wir einmal davon aus, dass in die leere Spindel ein Werkzeug einzuspannen ist und das benötigte Werkzeug im Werkzeugwagen auf seinen Einsatz wartet. Der Bediener führt den Greifer zum Werkzeug. Bei der Aufnahme des Werkzeughalters, die nur bei gleichzeitigem Druck der Aufnahmetaster auf der linken und der rechten Seite des Bedienbügels erfolgt, schließt sich im Greifer ein Kontakt, der die Verriegelung aufhebt und damit die weiteren Manipulationsschritte ermöglicht. Beim Anheben wird automatisch das Gewicht bestimmt. Per Knopfdruck speichert die pneumatische Steuerung das Gewicht der Last. Mit geringer manueller Kraft kann man jetzt das Handhabungsgut auf- und abwärts bewegen. Diese Funktion ermöglicht es, das Werkzeug mit hoher Präzision feinfühlig und vor allem kollisionsfrei in die Maschinenspindel einzuführen beziehungsweise es in umgekehrter Richtung genau so präzise in die Bohrung der Aufnahmeleiste der Werkzeugwagen abzusetzen. Nun führt der Bediener das Werkstück „schwerelos“ aus dem Werkzeugwagen und schwenkt es um 90 Grad, denn im Spezialwagen lagert das Werkzeug senkrecht, während die Spindel waagerecht angeordnet ist.

Wenn der Kegelschaft des Werkzeughalters in die Maschinenspindel eingesetzt ist, löst der Bediener den Greifer vom Werkzeug. Sofort schaltet sich die Steuerung automatisch in den Leergewichtszustand. Das heißt, die Hubzylinder des Handhabungsgeräts erzeugen einen Gegendruck, der einzig die Leermasse der Auslegerarme sowie der Greifereinheit kompensiert. Die Lastaufnahmeeinheit verbleibt also in der gerade angefahrenen Höhe und schnellt nicht nach oben. Entsprechend weiterer Sicherheitsvorschriften sorgt ein Druckluftspeicher dafür, dass man bei Ausfall der Druckluftversorgung jeden begonnenen Handhabungsprozess sicher beenden und das Handhabungsgerät in der Warteposition ablegen kann. Zur Grundausstattung gehört ferner eine Überlastsicherung. Sie verhindert es, eine Last aufzunehmen, die schwerer als die zulässige Tragkraft ist. Peter Springfeld

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