Handhabungstechnik

Hindernisparcour für Werkstücke

Werkstückfluss optimal gestalten
Bild 2: Greifen vorpositionierte Teile vom Förderband 1 Greifer, 2 Seitenführung 3 Lichtschranke, 4 Werkstück, 5 Förderband, 6 pneumatische Kurzhubeinheit, 7 Gestell

Die Automatisierung der Fertigung ermöglicht die Herstellung von Produkten, ohne den Menschen ständig mit steuernden Eingriffen an Fertigungseinrichtungen zu binden. Während Information und Energie im Verborgenen wirken, braucht man für den Teilefluss Verkettungseinrichtungen, Magazine und Handhabungseinrichtungen für das zeit- und qualitätsgerechte Manipulieren körperliche Objekte. Je nach Art der Werkstücke und der prozessspezifischen Randbedingungen sind immer wieder neue Lösungen oder modifizierte Systeme erforderlich. Einige Beispiele sollen das sichtbar machen.

Flexibel zuteilen

Eine beträchtliche Menge von Montageteilen ist klein und von relativ geringer Masse. Kleinteile lassen sich heute mit Roboter, Kamera- und Bildverarbeitungstechnik schon recht gut aus der ungeordneten Menge vereinzeln. Es ist der „Griff auf das laufende Band“ mit einem Roboter, der in Bild 1 gezeigt wird. Die Intelligenz eines solchen Systems liegt in der leicht umrüstbaren Erkennungssoftware, während die Hardware nicht verändert werden muss, wenn ein Werkstück mit anderen geometrischen Merkmalen zuzuführen ist.

Das Vision-System teilt dem Roboter die Teileorientierung mit, sowie die genaue, aber sich bewegende Position des Teils. Dazu ist ein Encoder (Messung des Drehwinkels) an die Antriebswelle des Förderers angeschlossen, damit die Position bis zum Greifvorgang bekannt bleibt. Die genaue Objektposition wird passend zur Geschwindigkeit fortgeschrieben. Überzählige Werkstücke und solche mit zunächst unbrauchbarer Orientierung werden in den Aufgabebunker zurückgeführt.

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Bei der Lösung nach Bild 2 werden die Teile durch einen Querhub an der Abgreifposition positioniert. Der Vorgang wird durch eine Lichtschranke ausgelöst, sobald ein Teil angekommen ist. Die Sensorisierung kann auch aufwendiger ausgelegt werden, so dass man unterschiedliche Werkstücke, zum Beispiel solche mit einer variablen Höhe der Durchmesserabsätze, erkennen kann. Dann würde der Roboter auch eine Sortierung der Teile nach geometrischen Merkmalen vornehmen können beziehungsweise falsche Teile aussortieren.

Paketgriff bringt Zeitvorteile

Schnell ablaufende Stückprozesse haben oftmals als Konsequenz, dass für die Handhabung von Einzelstücken durch einen Roboter die Zeit nicht reicht. Es kommt zu Leerfahrten für den Rückweg des Roboters, also zu unproduktiven Zeiten. Was kann man tun?

Bei der in Bild 3 vorgestellten Zuführlösung werden kleine quaderförmige Teile von einer Prozessstation ausgegeben und zunächst auf einem Transportband gesammelt. Dann folgt der simultane Griff von vier Teilen. Der kann aber erst dann vollzogen werden, wenn nach Prüfung vier Stück in richtiger Orientierung am Anschlag bereitstehen. Zufällig stehende Teile werden vom Abweiserwinkel nach links verschoben. Die vier Lichttaster mit Hindergrundausblendung stellen die Anwesenheit fest und stehengebliebene Teile lassen sich als Bereitstellfehler interpretieren. Sind die Teile ordnungsgemäß am Anschlag aufgereiht, kann dieser wegschwenken, der Greifer packt vier Teile und stellt sie beispielsweise in einen Verpackungsumkarton. Das Detektieren der Teile wäre von oben schlecht möglich, weil von dort der Robotergreifer auf die Teile zufährt. Man müsste dann seitlich eine aufwendigere Sensorik anbringen.

Leiten von Teilen an Seitenkanten

Besonders in der Getränkeindustrie wird der Flaschendurchlauf über Plattenbandförderer geführt. Dabei lässt man sie an einer Seitenführung anlaufen, damit eine mehrreihige Werkstückschlange als einreihiger Strom weitergeführt werden kann. Die Ableitung der Flaschen an einer feststehenden Leitkante bringt aber einige Nachteile mit:

– Aufpralleffekt und Rückprall beim Anstoßen an die Leitkante

– Abbremsung der Laufgeschwindigkeit der Objekte

– Kippmomente bei hohem Masseschwerpunkt und niedriger Leitkante

Aufpralleffekt und die Kippgefahr entstehen durch eine schräg zur Laufrichtung angeordnete Leitkante. Die Abbremsung ist für das Überleiten der Flaschen besonders problematisch, weil man eine höhere Bandgeschwindigkeit einstellen muss, um die geforderte Durchsatzleistung überhaupt zu erreichen. Bei einer geforderten Arbeitsgutgeschwindigkeit von 1 Meter je Sekunde muss wegen der Abbremsung eine Bandgeschwindigkeit von 1,4 Meter je Sekunde eingestellt werden. Das beunruhigt auch den Lauf der Flaschen, weil es am Flaschenboden zum Rutschen kommt. Eine einfache, aber dennoch sehr wirksame Lösung ist eine mitlaufende Leitkante, wie man aus Bild 4 ersehen kann. Dadurch werden die Flaschen nicht mehr abgebremst, sondern sogar leicht beschleunigt.

Der Vorteil ist leicht erkennbar, denn die Abbremsung kommt durch die Reibung an der Flaschenwand zustande. Der Reibungskoeffizient zwischen Glasflasche mit Reibrand und feststehender trockener Leitkante schwankt zwischen 0,14 und mehr als 0,50. Ergänzend wird im Bild 5 noch eine andere Förderband-Leiteinrichtung gezeigt. Auch hier wird das Prinzip einer bewegten Auflaufkante praktiziert. Die Objekte werden in eine einreihige Ordnung gedrängt und ohne zu verklemmen weitergeleitet.

Auch wer gerade keine Flaschen oder ähnliches Formgut zu fördern hat, kann aus der Grundidee – Mitlaufende Leitkante – vielleicht Nutzen ziehen. Stefan Hesse

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