Handhabungstechnik

Kleinteilehandling automatisieren

Industriell hergestellte Produkte bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von Einzelteilen. Diese müssen zu unterschiedlichen Zeitpunkten, zum Beispiel an einer Montagelinie, geordnet bereitgestellt werden. In modernen Produktionssystemen erfolgt das alles automatisch. Eine Vielzahl technischer Lösungen ist dafür mehr oder weniger vorteilhaft einsetzbar. Ein wichtiges Kriterium ist natürlich die Bereitstellmenge je Zeiteinheit und da steigen die Wünsche der Anwender ständig. Schwerpunkte sind überwiegend die Handhabungsfunktionen Weitergeben, Ordnen und Zuteilen (meistens Vereinzeln).

Vibrator nicht ersetzbar

Bild 5: Mehrfachzuteiler für Rohrabschnitte

Schwingungen haben sich als sehr effizient erwiesen, um Teile zu fördern und dabei möglichst noch zielorientiert auszurichten, also zu ordnen. In der Bauform als Vibrationswendelbunker sind die „Schwingtöpfe“ weit verbreitet. Sie sind technisch einfach aufgebaut und lassen sich mit Ordnungselementen, so genannten Schikanen, ausstatten. Diese sind auf geometrische Details der Werkstücke abgestimmt und kontrollieren die vorbeilaufenden Teile ähnlich einer Schablone. Das Bild 1 zeigt ein Anwendungsbeispiel. Als „Schablone dient hier allerdings ein Form-Zahnrad, dessen Zahnabstände auf die Kammerabstände des Objekts abgestimmt sind. Die Handhabungstechnologie lässt sich wie folgt angeben: Fördern – Abweisen übereinander liegender Teile – Abweisen nebeneinander laufender Teile – Tastkontrolle mit Formrad – Magazinauslauf oder Abwurf von Falschlagenteilen. Bei gleichverteilter Orientierung der Teile im Förderaufsatz werden beim Ordnen allerdings 75 Prozent der Teile abgewiesen. Bei einer durchschnittlichen Fördermenge von etwa 32 Teilen je Minute kommen aber immer noch (bezogen auf das Beispiel) acht Teile geordnet an, was oft ausreicht.

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Auch Blasluftdüsen können an ausgewählter Stelle und passend zur Werkstückgeometrie sehr hilfreich beim Ordnen sein. In der Kombination mit Bilderkennungsverfahren sind weitere interessante Anwendungsmöglichkeiten entstanden. Wenn man bedenkt, dass der Werkzimmermeister Ursz aus Nagyag in Siebenbürgen die Vibrationstrommel für kleine Metallgegenstände 1802 erfand, dann hat der Vibrator ein wirklich zähes Leben. Er ist keineswegs out.

Weitergeben sanft und gekippt

Für schonendes Weitergeben von Werkstücken haben sich Bürstenförderer gut bewährt. Die Borsten stehen im Winkel von etwa 70 Grad. Werden Schwingungen vertikal oder horizontal eingebracht, beginnen die Teile zu wandern. Üblich ist die horizontale Schwingrichtung, weil dann die Laufgeschwindigkeit der Teile größer ist. Nach der Masse der Teile wird die Steifigkeit der Borsten ausgewählt. Die Werkstücke sollten eine nicht zu kleine ebene Auflagefläche haben. In Bild 2 werden einige Beispiele gezeigt. Teile, die wegen ihrer Form in eine Punktauflage kommen, verhaken sich im Borstenfeld und sind für diese Art des Förderns nicht geeignet. Beispiel: Schrauben mit angepresster Scheibe taugen dafür nicht. Die Werkstückoberflächen werden sehr geschont, anhaftendes Öl oder Bohremulsion kann zwischen den Borsten ablaufen.

Es kommt doch häufig vor, dass man die Orientierung eines Objektes beim Weitergeben verändern möchte, zum Beispiel eine Drehung um 180 Grad. Dazu zeigt das Bild 3 die Ablaufphasen. Man kann das Teil am Radius der Bandumlenkwalze allmählich abkippen lassen. Besser ist aber, wenn man das Werkstück gegen eine feststehende Kippkante laufen lässt. Dadurch braucht man weniger Fallhöhe bis zum nächsten Förderband. Sinnvoll wären noch seitliche Führungskanten im Kippbereich.

Lückenfüller

Förderstrecken werden oft aus mehreren Einzelbändern zusammengesetzt. Bei einer In-line-Verkettung und größeren Bandumlenkrollen, wenn man keine Messerkante verwirklichen kann, muss ein störungsfreier Übergang der Werkstücke bzw. Produkte gewährleistet werden. Bei der Lösung nach Bild 4 wird der Zwischenraum mit Walzen überbrückt. Diese werden über einen Zahnriemen vom Förderband aus angetrieben. Der Arm ist überdies bei dieser Konstruktion im Winkel verstellbar, so dass auch geringe Höhenangleichungen von Band zu Band einstellbar sind.

Mehrfachzuteiler

Der Begriff „Vereinzeln“ lässt bereits sprachlich erkennen, dass es um das Abteilen eines einzigen Werkstücks von einer Werkstückmenge geht. Es kommt aber auch vor, dass man taktweise mehre Teile im Prozess gleichzeitig braucht, zum Beispiel jeweils vier Werkstücke. Dazu zeigt das Bild 5 eine konstruktive Lösung. Es gibt allerdings noch viele andere Lösungen, die aber meistens auf die Geometrie der Werkstücke abgestimmt sind. Die Teile befinden sich beim dargestellten Beispiel in einem Stapelmagazin und werden von einem Rotor erfasst. Damit sie im ausgesparten Segment bis zur Ausgabe bleiben, läuft ein Textilgurt mit. Das schont die Werkstückoberfläche, weil ein Gleiten der Teile gegen eine feste Gehäusewand nicht stattfinden kann. Das Stapelmagazin muss übrigens so gestaltet werden, dass der Nachlauf nicht durch eine Brückenbildung behindert wird. Solche unangenehmen Stützgewölbe kann man durch folgende Maßnahmen weitgehend ausschalten:
– Gleitwiderstand zwischen Speichergut und Bunkerwand verringern

– Neigung der Bunkerwände möglichst klein halten

– Auslauföffnung möglichst breit wählen

– Innere Reibung zwischen den gespeicherten Objekten möglichst klein halten Stefan Hesse

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