Handhabungstechnik

Saugstarke Lösung

Blechteile-Handling mit Vakuumtechnik
Für das Handling von Blechteilen haben sich Druckluft betriebene Ejektoren weitgehend durchgesetzt. Sie bauen kompakt, sind leicht und lassen sich ohne größeren Aufwand montieren. Es bleibt die Frage, ob sich ein- oder mehrstufige Ejektoren besser eignen. Der Vakuum-Spezialist J. Schmalz fand die Antwort.

Vakuum-Handlingsysteme setzen sich in unterschiedlichen Branchen immer mehr durch. Schließlich haben Sauggreifer viele Vorteile, zum Beispiel in der Serienfertigung von Blechteilen. Sie werden für das schnelle, positionsgenaue und sichere Handling an Linear-Handlingsysteme oder Roboter angeflanscht. Doch vor dem Start des Handling- oder Robotersystems muss das zu transportierende Blechteil absolut sicher und positionsgenau gegriffen werden. Voraussetzung dafür ist, dass das Vakuum für den Greif- und Ansaugvorgang schnell und dauerhaft zur Verfügung steht. Für die Erzeugung kommen elektrisch betriebene Vakuumpumpen oder Druckluft betriebene Ejektoren zum Einsatz.

Weil beide Varianten Vor- und Nachteile aufweisen, muss man die Auswahl nach den praktischen Anforderungen abwägen. Im Bereich des Blechteile-Handlings setzten sich weitgehend Ejektoren durch, weil sie vergleichsweise kompakt bauen, eine geringe Masse haben, sich nahe am Verbraucher (Sauger) installieren und ohne größeren Rohrleitungs- und Verschlauchungs-Aufwand montieren lassen. Ferner muss man bei den Ejektoren die Wahl zwischen ein- und mehrstufigen Systemen treffen. Leider hinkt der Systemvergleich öfters, weil der eine oder andere Wettbewerber keine unmittelbar vergleichbaren Leistungs- und Verbrauchs-Maßstäbe anlegt, obwohl es für den Vergleich von Ejektor-Leistungsdaten international einheitliche Maßstäbe gibt.

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Ein- oder mehrstufig?

In einer konkreten Applikation geht es um die Frage, ob sich zum Blechteile-Handling ein- oder mehrstufige Ejektoren besser eignen. Der Vakuum-Spezialist J. Schmalz untersuchte die Eignung unterschiedlicher Ejektorsysteme für die sichere und wirtschaftliche Vakuum-Erzeugung.

Grundsätzlich stellt das Handling der Blechteile in der Automobilfertigung (Rohbau und Presswerke) an Roboter und Greifer immer höhere Ansprüche. Die gewünschten minimalen Taktzeiten und die damit verbundene hohe Dynamik der Roboter erfordern ein Vakuum von -600 bis -800 Millibar, das in dem sehr kurzen Zeitraum von 200 bis 500 Millisekunden bereit stehen muss. Diese Werte stehen in unmittelbarem Zusammenhang mit zumeist geölten Blechen und geometrisch eingeschränkten Saugflächen. Zwangsläufig folgt die Ejektorauswahl diesen Aspekten. Zu geringe installierte Saugleistungen könnten sonst zu Problemen und letztlich zum Produktionsausfall führen. Dazu zählen das Nichterreichen des benötigten Vakuums und der geforderten Taktraten sowie das Abreißen des Blechteils und Abschalten des Saugvorgangs per Überwachungs-Sensorik. Weitere Probleme sind ein höherer Druckluftverbrauch, Absenkungen des Unterdrucks durch Leckagen und das zeit- und kostenaufwändige Nachrüsten des gesamten Greifsystems.

Schnell zu hohem Unterdruck

Entscheidend für die Prozesssicherheit und das Erreichen der geforderten dynamischen Abläufe ist jedoch die Frage, wie schnell ein möglichst hoher Unterdruck zustande kommt. Die Automobilindustrie leitete daraus einen Forderungskatalog für die Beschaffenheit von Vakuum-Erzeugern für Greifersysteme ab. Er beinhaltet eine geringe Masse und kleine Abmessungen für die direkte Montage am Roboter beziehungsweise am Verbraucher (Saugerspinne), die robuste Ausführung für den Mehrschicht-Dauerbetrieb und einen minimalen Wartungsaufwand. Weitere Forderungen sind kompakte und komplett montierte Systembaugruppen mit integrierten Komponenten, eine einfache Installation ohne Verrohrungs- und Verschlauchungsaufwand sowie ein Diagnosesystem für Überwachung und Fehleranzeige.

Der Kennlinienverlauf entscheidet

Diesen Katalog setzten die Spezialisten von Schmalz in Industrieprodukte um wie den Kompaktejektor SMP MegaPump, der ein hohes Saug- und Abblasvermögen hat. Bei der Entwicklung wurde auch berücksichtigt, dass viele Blechteile nur noch schmale Stege aufweisen und somit nur eine begrenzte Zahl kleiner Sauger eingesetzt werden kann. Dadurch wird es noch schwieriger, die erforderlichen Saugkräfte zu erzielen, zumal Ölfilme die Haftreibung zwischen Sauger und Blech – beispielsweise beim horizontalen Beschleunigen – noch weiter reduzieren. Demnach ist es nicht so wichtig, ob ein Ejektor grundsätzlich -750, -800 oder -850 Millibar erreichen kann, sondern wann er den benötigten Wert erreicht. Daraus lässt sich ableiten, dass nur ein Ejektor mit einem steilen Kennlinienverlauf die genannten Anforderungen erfüllt. Eine höhere Saugleistung beziehungsweise ein höheres Volumen spielt bei dichten Saugflächen – um solche handelt es sich bei Blechen – keine Rolle. Weil nur der Vakuumbereich von -400 bis -800 Millibar für Handlingsaufgaben praktische Relevanz hat, ist zum Beispiel die ausschließliche Angabe, schnell -300 Millibar zu erreichen, eine irreführende Wettbewerbsargumentation.

Grundsätzlich lässt sich die Aussage treffen, dass für konkrete Einsatzfälle im Blechteile-Handling ein einstufiger Ejektor einem mehrstufigen vorzuziehen ist. Das gilt für den Kompaktejektor SMP Megapump, der auf einem Baukastensystem basiert und sich demnach für unterschiedliche Anwendungsfälle optimal konfigurieren lässt. Walter Dunkmann (gm)

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