Handhabungstechnik

Transfer von X nach Y

Schienenweg gibt Richtung vor
Bild 1: Wagen mit Werkstückträger (HeMaTech). 1 Arbeitsplatte, 2 Laufwagen, 3 Laufrolle, 4 Laufschiene, 5 Mitnehmer.

Das ist eine schon fast legendäre Aufgabe in der Handhabungstechnik, nämlich die Arbeitsgegenstände getaktet oder asynchron vom Platz X zum nächsten Arbeitsplatz zu bewegen, ohne dass ihre Orientierung dabei verloren geht. Schwerpunktmäßig trifft das auf die Montageautomatisierung von kleineren Baugruppen und Produkten zu. Zum gut eingeführten Doppelgurtsystem kann der Projekteplaner heute auch auf Schienensysteme zurückgreifen.

Einschienentransfer

Kern des Systems sind berollte Werkstückträger, die entweder von einem außen laufenden Zugmittel ihre Fahrbewegung bekommen, oder sie sind selbstfahrend. In diesem Fall braucht man eine Energiezufuhr längs der einen Laufschiene, oder man hat einen Antrieb an Bord des Werkstückträgers mit geeigneter Energiebereitstellung.

Betrachtet man die zuerst genannte Variante, so zeigt sich das Fahrsystem wie in Bild 1 dargestellt. Auf einer Laufschiene rollen die Werkstückträger mit diagonal angeordneten Laufrollen.

Mitnehmer stützen sich auf dem Zugmittel ab und gewährleisten den Vortrieb mit einer Geschwindigkeit bis 400 Millimeter je Sekunde, abhängig auch von der zu transportierenden Masse, die bis 20 Kilogramm betragen darf. Es gibt auch Werkstückträger mit einer schwenkbaren Arbeitsplatte, so dass man an Handarbeitsplätzen eine ergonomisch vorteilhafte Sitzposition einnehmen kann. Das System verfügt über Grund- (Antrieb, Schienensystem, Weiche, Umlenkung, Gestell) und Kombimodule (Positionierung, Signalgeber, Stopper, Laufwagen), mit denen ein komplettes System anforderungsgerecht aufgebaut werden kann. Die Positioniergenauigkeit beträgt ±0,05 Millimeter. Wie lassen sich die Eigenschaften des Systems nutzen? Das zeigt an wenigen Beispielen das Bild 2.

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Die auskragende Arbeitsplatte lässt Operationen an vier Seiten des Arbeitsgegenstandes zu, sogar Stanzoperationen sind möglich, wenn sich der Kraftfluss innerhalb der Presse schließt. Presskräfte auf das Fahrsystem muss man natürlich vermeiden. Zugelassen sind 200 Newton vertikal auf das Positioniermodul, mit Abstützung gegen den Fußboden sind es 10 Kilonewton. Man kann Gegenstände auch in eine stationäre Mini-Klimazelle bringen, beispielsweise für das thermische Aushärten von Klebstoffen, Besprühen, Bestrahlen und Kühlen von Objekten. Das System ist robust aufgebaut, und einige mechanisch basierte Funktionen erfordern keine Spezialisten für die Betreuung der Anlage.

Ein anderes Einschienensystem wird in Bild 3 gezeigt. Die Werkstückträger laufen auf einer Profilschiene. Die Arbeitsplatte ist auch hier auskragend vorhanden. Damit sind auch Montageoperationen von unten ausführbar. Besonders interessant ist der Schnelleinzug der Werkstückträger in die Arbeitsstation. Eine Schneckenwalze erfasst den Werkstückträger an einer Rolle. Die Einzugsschnecke hat eine Doppelfunktion: Einziehen eines Doppelwerkstückträgers und Genaupositionieren in der Station. Das erreicht man durch einen Kurvenabschnitt mit Steigung null. In dieser Rastfunktion wird der Schneckenantrieb zeitweise abgeschaltet. Damit erspart man sich die sonst notwendigen Stopper- und Indexiereinheiten. Es wird eine Positioniergenauigkeit von ±0,03 Millimeter erreicht. Für das Einziehen und Positionieren der Werkstückträger werden 0,6 Sekunden verbraucht. Das Abnehmen eines Werkstückträgers von der Schiene oder Herausfahren aus dem Endlos-Schienenoval ist nicht vorgesehen und nicht möglich. Ein wirklicher Nachteil ist das aber in der Kleinteilmontage nicht. Im Standardumlauf werden Geschwindigkeiten von 19 oder 26 Meter je Minute erreicht. Die maximale Zuladung je Werkstückträger liegt bei vier Kilogramm.

Selbstfahrende Werkstückträger

Das durchgestylte Transfersystem nach Bild 4 basiert auf einem Werkstückträger, der Sensorik, Antriebsmotor und Steuerelektronik an Bord hat. Die Laufschiene führt die abnehmbaren Shuttles und ist gleichzeitig Stromschiene. Das System verfügt über Weichen, so dass man auch verzweigte Schienenwege mit Bypass-Strecken aufbauen kann. Wie bei den anderen Systemen kann grundsätzlich nur vorwärts gefahren werden. Allerdings ist es möglich , innerhalb einer Station in kleinen Schritten vorwärts zu rücken. Die Emission elektrischer Störfelder ist sehr gering, der Einsatz in Reinräumen ist möglich.

Auf zwei Schienen bewegen sich dagegen die als „Transportroboter“ bezeichneten selbstfahrenden Wagen, wie sie in Bild 5 in einer Beispielanwendung gezeigt werden. Hier wird gerade ein Wendelförderer in einem Montagesystem mit Schüttgutteilen aufgefüllt. Ist die Lieferposition erreicht, öffnet sich eine Bodenklappe und gibt den Inhalt frei. Das Shuttle bezieht seine Energie aus mitgeführten Hochleistungskondensatoren, die an der einen oder anderen Arbeitsstation sekundenschnell wieder aufgeladen werden. Sie treiben einen Gleichstrommotor an. Es gibt für den Shuttle aufgesattelte Querförderbänder, mit denen Lasten aus eigener Kraft aufgeladen und abgegeben werden können. Sogar eine Version mit aufgebautem Kleinroboter ist erhältlich. Damit könnte man beispielsweise ein Kommissioniersystem für Kleinteile oder Kartonpackungen aufbauen oder eine Prüfanlage bedienen, bei der an verschiedenen Stellen in größeren Zeitabständen Beschickungs-, Endlade-, Sortier- oder Magazinieroperationen auszuführen sind. Stefan Hesse

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