Handhabungstechnik

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Werkstückaufnahmen sorgen für Ordnung
Bild 5: Zugänglichkeit für Robotergreifer, 1 Schachtmagazinelement, 2 Werkstück, 3 Greifbacke, 4 Werkstückaufnahme.

Das Gegenstück zum Chaos ist bekanntlich die Ordnung. Beide Zustände kommen in der Werkstückhandhabung vor. So richtig zu gebrauchen ist aber meistens nur die Ordnung. Schüttgut lässt sich jedoch raumsparend transportieren und präsentiert sich dann als Haufwerk. In der Teilefertigung und fürs Montieren benötigt man aber magazinierte Teile. Um die Ordnung zu bewahren, werden deshalb Magazine und Werkstückträger mit Werkstückaufnahmen der verschiedensten Art eingesetzt.

Gliederung der Ordnungshüter

Nach dem physikalischen Prinzip können Objekte form-, kraft- oder stoffschlüssig in ihrer Position und Orientierung gehalten werden. Das Aufkleben oder Anfrieren von Teilen wäre die nur wenig genutzte stoffschlüssige Variante.

Eine Gliederung der Werkstückaufnahmen nach der Genauigkeit der aufgenommenen Teile wird in Bild 1 gezeigt. Einfache Aufnahmen und fixierende Elemente gestatten dem Teil auf ihrem Speicherplatz Abweichungen s in der x-y-Ebene. Bei den ausrichtenden Varianten ist stets die Anlage an eine feste Fläche des Magazins gesichert. Werkstücktoleranzen werden nach der anderen Seite verkraftet. Bei Aufnahmeprismen erfolgt eine Ausrichtung des Teils nach der Längsachse. Durchmesserunterschiede der Teile bewirken hier eine Veränderung der Achshöhe h. Mehrachsiges Zentrieren rotationssymmetrischer Werkstücke erfordert schließlich Aufnahmekegel, oder wie im Bild gezeigt, gefederte Winkelhebel. In einem kleinen Durchmesserbereich wird dann jedes Teil auf Mitte zentriert. Allerdings sieht man in der Produktion Werkstückträger-Magazine mit beweglichen Elementen nicht sehr gern.

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Am häufigsten werden Aufnahmen benutzt, die das Teil mit mehr oder weniger Spiel s an der Außen- oder Innenkontur sichern. Eine sehr einfache Lösung zeigt das Bild 2. Hier genügen bereits Schraubenköpfe, um das Teil auf einer genuteten Platte unterzubringen. Will man Teile übereinander stapeln, dann sind die Schrauben durch Magazinstangen zu ersetzen. Jedenfalls lassen sich die Aufnahmeelemente gut nach Form und Größe des Werkstücks einstellen.

Abformen von Konturen

Man kann Einzweckmagazine im Tiefzieh- oder Schäumverfahren aus Kunststoff herstellen. Beim Tiefziehverfahren wird ein Satz Werkstücke auf einen Formtisch aufgelegt und die Kunststofffolie in einem Spannrahmen fixiert. Die Folie wird dann bis zum plastischen Bereich erwärmt und dann über die Teile gezogen, so dass eine Negativkontur entsteht. Der Verfahrensablauf wird in Bild 3 dargestellt. Natürlich kann das Abformen auch von eigens dafür hergestellten Modellen erfolgen, wenn zum Beispiel noch Griffmulden für manuelles oder maschinelles Greifen oder andere prozessbedingte Details unterzubringen sind. Die Ausgangsstärke des Plattenmaterials kann fürs Tiefziehen bis zehn Millimeter betragen. Es gibt übrigens auch elektrisch leitfähiges Material, so dass eine Ableitung elektrostatischer Aufladungen möglich ist. Das kann bei einer Magazinierung elektronischer Baugruppen ein wichtiges Detail sein.

Wie sieht das Ergebnis nach dem Tiefziehen aus? Bei der in Bild 4 als Teilansicht dargestellten Palette, auch als „Automatisierungstray“ bezeichnet, wurde ein formenreiches Ablageraster eingebracht. Man hat alle Formelemente integriert, die für die Magazinierung der Teile, das Führen der Palette auf Rollgängen, das Fixieren an Bereitstellplätzen und das Stapeln im Lager gebraucht werden. Es lassen sich sechs verschiedene Werkstücke nacheinander, teilweise auch gleichzeitig, magazinieren. Das erreicht man durch

– Ausbildung von mehrfach nutzbaren Formelementen in einer Ebene

– Ausbildung von Formen in mehreren Ebenen und

– Teilen von Ablageebenen in Teilflächen.

Damit wird aus einem typischen Einzweckmagazin ein Mehrzweckmagazin. Die Werkstücke liegen übrigens auf angeformten Noppen, damit sich keine Saugeffekte beim schnellen Entnehmen einstellen. Im Boden hat man Öffnungen eingebracht, die das Ausheben der magazinierten Teile von unten gestatten. Angehobene Teile lassen sich besser mit dem Robotergreifer anfassen. Auch kann dadurch die verfügbare Fläche besser ausgelastet werden, weil die Speicherplätze enger angeordnet werden können.

Greiffreiheit beachten

Werkstückaufnahmen können Vorrichtungscharakter annehmen, besonders wenn sie auf verschiedene Werkstückabmessungen einstellbar sein sollen. Bei der Wahl der Vorrichtungselemente und ihrer Anordnung muss man die Einschränkungen berücksichtigen, die sich aus einem Robotereinsatz ergeben können. Das Bild 5 zeigt zwei Beispiele. Bei der Vierpunktaufnahme bilden einstellbare Stabelemente ein Schachtmagazin für mehrere Teile. Bei richtiger Gestaltung der Greifbacken ist der seitliche Zugriff möglich. Bei der Dreipunktaufnahme nach Bild 5b ist der seitliche und vertikale Zugriff kein Problem, weil auch nur ein Werkstück aufgenommen wird. Die Aufnahmeelemente können hier in der Ebene verschiebbar ausgeführt werden. Zulässige Griffstellen am Objekt, Zugriffsmöglichkeiten der Handhabungseinrichtung und die Ausführung des Greifers beziehungsweise der Greifbacken müssen im Zusammenhang gesehen werden und sind aufeinander abzustimmen. Stefan Hesse

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