Handhabungstechnik

Inseln der Ordnung

Werkstückaufnahmen sichern Greifobjekte

Der Physikochemiker Wilhelm Ostwald (1883–1932) war sehr vielseitig interessiert. So hatten es ihm im Rahmen seiner Formenlehre unter anderem Ornamente angetan und er versuchte mit Akribie, eine Ordnung der „schönen Gebilde“ ­herauszufinden. Schöne Ordnungen, oder genauer gesagt, effektive Belegungsmuster für Werkstück-Trägermagazine und Flachpaletten interessieren natürlich auch den Fertigungsplaner. Werkstückaufnahmen spielen hierbei eine große Rolle. Einerseits soll die verfügbare Speicherfläche möglichst gut ausgelastet werden, zum anderen darf aber der Zugang zum Werkstück nicht behindert sein.

Kraft- oder Formpaarung

Werkstücke werden überwiegend durch Formpaarung auf ihren Speicherplätzen auf Flachpaletten, Scheiben, Gurtförderern und Werkstückträgern fixiert. Bei formpaarigen Aufnahmen werden Halteelemente, die Werkstückaufnahmen, mit dem negativen Profil der Werkstückaußen- oder -innenflächen nachgebildet. Dazu können vollumrandende Schablonen, Stapelstifte, Prismen, Stangen und auch geschäumte oder vom Werkstück abgeformte Kunststoffteile verwendet werden. Beim kraftpaarigen Lagesichern werden die Teile mit Federkraft gehalten, zum Beispiel mit Federklappen oder zentrierend wirkenden Federklemmen. Auch mit Permanentmagneten beziehungsweise -folien, die in die Speicherfläche eingelassen sind, lassen sich Werkstücke festhalten. Nachteilig wäre hier aber die größere Senkrecht-Abreißkraft gegen­über dem seitlichen Abschieben der Teile. Handhabegeräte müssen zusätzlich zur Werkstück- und Greifergewichtskraft noch die Abreißkraft aufbringen. Das Lagesichern von Teilen mit Vakuum ist zwar möglich, wurde bisher aber nur bei wenigen Sonderanwendungen realisiert. Lagesicherungen mit Stoffschluss sind ebenfalls selten. Man verwendet dann Speicherflächen mit Haftschichtbelag. Fettige oder verschmutzte Teile scheiden hier ohnehin aus, weil sich dann die Haftkraft nur ungenügend ausbildet.

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In Bild 1 werden einige Beispiele für Werkstückaufnahmen gezeigt.

Blechnocken für Auflage der Teile und Blechdurchzüge können für die Werkstückaufnahme günstig sein. Es ist immer darauf zu achten, dass die Formelemente unempfindlich gegenüber Spänen, Abrieb und Schmutz sind. Sie dürfen keine toten Winkel aufweisen, die eine Säuberung behindern und Reste von Reinigungsmitteln zurückhalten. Beim Einsatz in automatisierten Anlagen soll jeder Speicherplatz so viel Freiraum im Umfeld haben, dass ein Zugriff mit dem Robotergreifer ohne Behinderung möglich ist. Beim Magazinieren von Zahnrädern kann die Forderung bestehen, dass die Teile nicht nur magaziniert, sondern auch in der Drehlage gesichert sind. Ein vom Montageroboter abgenommenes Teil hat dann bereits die geforderte Orientierung, um beim Fügen eines Getriebes Zahn beziehungsweise Zahnlücke genau zu treffen. Die Magazinstangen harmonieren mit der Kontur der Verzahnung, wie man in Bild 2 sehen kann.

Bei der Lösung mit zentralem Aufnahmedorn ist nur der Außengriff möglich, bei der Lösung mit zwei Magazinstangen kann das Zahnrad innen und außen gegriffen werden. In eine Entscheidung muss man auch den weiteren technologischen Ablauf mit einbeziehen.

Für das Fixieren von beispielsweise Montagebasisteilen auf einem Werkstückträger kann eine Kombination von Kraft- und Formpaarung ratsam sein. Das Bild 3 zeigt ein Beispiel. Als Haltekrafterzeuger wurden handelsübliche Seitendruckstücke eingesetzt. Das birnenförmige Druckelement lagert winkelbeweglich in einem Gummikörper oder auch in einer Druckfeder. Das Werkstück wird aufgedrückt und damit spielfrei fixiert. Beim Abnehmen muss die Federkraft wiederum überwunden werden.

Halten mit einstellbaren Elementen

Für das geordnete Bereitstellen von Werkstücken mit Werkstück-Trägermagazinen gibt es inzwischen viele Formstücke und geometrische Ausprägungen, um eine gewisse Flexibilität zu erreichen. Das können beispielsweise Rastschienen, gelochte Winkelbleche und Sicherungsstäbe sein, wie in Bild 4 dargestellt. Die hier magazinierten Zahnräder werden gehalten, in dem man Sicherungsstäbe in einem Bohrungsraster des Schienensystems passend zur Objektgröße einsetzt. Der Speicherplatz kann jeweils fest abgegrenzt sein oder es werden verschiebbare Trennstege eingesetzt, wie man es im oberen Bildbeispiel sehen kann. Beim Beladen werden diese Stege jeweils an die Teile angedrückt, ehe die nächste Reihe belegt wird. Je feinstufiger und umfassender die geometrischen Details der Halteelemente ausgeprägt sind, desto einfacher gestaltet sich ein Umbau auf andere Werkstücke.

Eine stufenlose Verstellung ist bei den in Bild 5 dargestellten Schachtmagazinen möglich. Diese Magazine können einzeln eingesetzt werden oder sie sind Aufbau auf einem Werkstück-Trägermagazin. Für flache Rundteile kann man die Magazinstangen auf Schwenkarme setzen, die sich synchron zueinander im Winkel einstellen lassen. Dieser Komfort versteuert natürlich die Flachpalette erheblich. Oft genügen da schon im Schlitz verschiebbare Stangen. Das aber erhöht nun wieder den Umstellaufwand.Stefan Hesse

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