Handhabungstechnik

Bewegen ja – aber nur einzeln

Mechanismen fürs Vereinzeln
Bild 3: Zuführ- und Bearbeitungseinheit für Rundteile. 1 Zuführmagazin, 2 Spannaufnahme, 3 Rotorzuteiler, 4 Werkstück, 5 Spannzylinder, 6 gefederter Andrücker, 7 Abdeckung, 8 Abführkanal

Die Bearbeitung von Werkobjekten an Automaten der Fertigungstechnik erfordert meistens eine Teilebereitstellung in separierter Form, also als richtig orientiertes Einzelstück. In der Handhabungstechnik heißt der dazu notwendige Vorgang „Zuteilen“. Unter Zuteilen versteht man das Abteilen plus Bewegen einer Teilmenge zu einem definierten Zielort (VDI-Richtlinie 2860). Das Ziel ist oft das Spannmittel einer Arbeitsmaschine. Bei einem einzigen Teil spricht man übrigens vom Vereinzeln. Wie kann man nun von einer Werkstückreihe einzelne Teile separieren? Welche Vorrichtungen und Prinzipien sind ausnutzbar?

Greifer als Zuteiler

Wie macht es eigentlich der Mensch? In der näherungsweisen Nachahmung der menschlichen Hand ist der zweifingrige Klemmgreifer einer Handhabungseinrichtung ein guter Ansatz. Dazu soll ein Anwendungsfall im Prinzip betrachtet werden. Das Bild 1 zeigt ein am Portal laufendes Pick-and-Place Gerät mit doppelter Vertikalachse, angeordnet im Abstand A. Es beschickt die Spannstelle einer (nicht mit dargestellten) Bearbeitungsmaschine. Im gespannten Zustand wird eine stirnseitige oder quer zur Längsachse geplante Bearbeitung vorgenommen. Diese Anordnung eröffnet die Möglichkeit, der Handhabungseinrichtung auch das Vereinzeln der Teile aus einem Rollbahnmagazin mit zu übertragen. Weil die drei Bedienstellen im einheitlichen Abstand zueinander aufgebaut sind, lassen sich Ein- und Ausgeben zeitlich parallel legen. Das ist ein großer Vorteil und steigert die Effektivität der Anlage.

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Beim konstruktiven Entwurf von Zuteileinrichtungen sind allgemein folgende Aspekte zu beachten:

  • und Verhalten der Werkstücke in Ruhe und in der Bewegung
  • und Stapelung der Teile im Magazin
  • der gleichzeitig zuzuteilenden Werkstücke
  • und Zugänglichkeit des freien Raums an der Maschine
  • der aktiven Elemente des Zuteilers

Man muss übrigens einen Zuteiler nicht immer selbst entwickeln. Einige Hersteller bieten sie als einsatzfertige Baugruppe an. Meistens werden Sie pneumatisch angetrieben und sind für die Kleinteilehandhabung gedacht.

Die Angelegenheit wird deutlich schwieriger, wenn man biegeweiche Flachstücke oder Teile in anderen Formen (textile Gebilde, Gummistücke, dünnwandige Schlauchstücke, Kabel, leicht verformbare Folien) zuführen muss. Solche Objekte kommen vermehrt vor, weil man neue innovative Werkstoffe zur Verfügung hat.

Das Bild 2 zeigt eine Lösung für das Vereinzeln. Statt einfacher Klemmgreiftechnik wird ein spezieller Greifer zum Einsatz gebracht. Er besteht aus einer Rundbürste, die das flexible Material gegen einen festen Finger am Greifer kämmt. Das Objekt faltet sich dabei und wird auf diese Weise festgehalten. Man kann das Objekt nun abheben und somit vereinzelt ablegen. Solche Greifer werden auch als Aufwälzgreifer bezeichnet. Alternative Lösungen für das Anfassen textiler Gebilde von oben wären Kratzen-, Nadel- und Gefriergreifer und vielleicht auch (Flächen-) Sauggreifer, wenn eine brauchbare Steifigkeit gegeben ist. Für sehr leichte und dünne Objekte könnte man auch an elektrostatische Greifeinheiten denken.

Bearbeiten im Zuteiler

Mitunter bietet sich die Möglichkeit, Zuführen, Vereinzeln, Spannen und Bearbeiten in einer Vorrichtung zusammenzufassen. Das ist in Bild 3 an einem Beispiel zu sehen. Die Teile werden im Rotorzuteiler gespannt und erfahren in diesem Zustand eine spangebende Bearbeitung an den Stirnseiten oder quer zum Schaft. Der Rotorzuteiler muss entsprechend kräftig ausgelegt und gelagert werden, damit er die Spann- und Zerspannungskräfte aufnehmen kann. Der Kraftfluss in technischen Systemen ist immer kreisläufig, das heißt, er muss stets geschlossen sein. Die Einrichtung arbeitet taktgebunden und kann in engen Grenzen auch andere Werkstücke mit ähnlicher Geometrie aufnehmen.

Der Sonderfall

Teile mit einer für das einfache Magazinieren schlecht geeigneten Form lassen sich Vereinzeln, wenn man die aktiven Komponenten den geometrischen Bedingungen konstruktiv anpasst. Als Beispiel soll das Bild 4 dienen. Man möchte gewinkelte Flachteile mit geometrischen Merkmalen wie beispielsweise bei einer Lötfahne mit aufgesetztem Kontakt automatisch zuführen. Die Teile reihen sich im Schachtmagazin anders auf als gewöhnliche Flachteile. Das bedeutet aber, dass auch der Zuteilschieber anders angeordnet werden muss. Ein gefederter Rückhalter bremst den Magazininhalt und gibt nur das jeweils zu vereinzelnde Teil frei. Das grundsätzliche Prinzip eines Schieberzuteilers bleibt aber gewahrt.

Hat man lange schwere Materialstangen als Rundteile zu separieren, dann kann man ein einfaches aber kräftiges Schwenksegment einsetzen, wie in Bild 5 gezeigt. Das Segment, dessen Radius auf den Stangendurchmesser abgestimmt sein muss, wird wegen der großen Gewichtskräfte von einem Hydraulikzylinder angehoben. Über die Stangenlänge sind mehrere solcher Vereinzelungssegmente hintereinander angeordnet, die synchron in Bewegung gesetzt werden. In oberster Stellung kann die Stange abrollen und gelangt in einen Rollengang zum Abtransport. Wegen der großen Masse der Objekte kann es notwendig werden, die kinetische Energie, die beim Abrollen frei wird, zusätzlich mit Stoßdämpfern abzufangen, ehe die Endposition auf dem Rollengang erreicht wird. Stefan Hesse

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