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Dokumente mechatronisch managen

Automatische Lager- und Kommissionieranlage für Drucksachen
Das Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik in Dortmund entwickelte ein mechatronisches System für das automatisierte Verwalten und Lagern von Drucksachen. Wesentliche Funktionen übernehmen dabei spezielle Lagerbehälter von LK-Mechanik. Sie sorgen für das sichere Vereinzeln und ermöglichen eine hohe Lagerdichte.

Kaum ein industriell gefertigtes Erzeugnis landet heute noch ohne Betriebsanleitungen, Garantiescheine, Anwendungstipps, Montagehinweise oder Sicherheitszertifikate beim Kunden. Diese Papierflut ist nicht zuletzt auch Ausdruck einer wachsenden Kundenorientierung und eines steigenden Sicherheitsbewusstseins der Hersteller. Die Kommissionierung dieser Dokumente aber, vom einzelnen Infoblatt über vielseitige Broschüren bis hin zu elektronischen Datenträgern verursacht am Ende jeder Produktionskette einen erheblichen Aufwand. Die Vielfalt der Beilagen und ihre Auswahl und Zusammenstellung erfordert meist den Einsatz teurer Handarbeit. Nicht minder aufwändig gestaltet sich bisweilen die Formularverwaltung in Versicherungen, Banken, Behörden und anderen Dienstleistungsunternehmen.

Greifen und vereinzeln

Findige Köpfe vom Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik in Dortmund haben sich diesem Dilemma angenommen und ein vollautomatisches Kommissioniersystem für Drucksachen und CDs entwickelt. Das Ergebnis ist eine spezielle Entnahmevorrichtung für das Greifen und Vereinzeln von Dokumenten sowie ein Platz sparendes Lagersystem. Innerhalb dieser mechatronischen Systemlösung spielen Lagerbehälter aus Edelstahl als Funktionselemente eine wichtige Rolle. Sie wurden in Kooperation mit dem Heuchelheimer Unternehmen LK-Mechanik konzipiert und produziert. Dieser Hersteller ist Experte für die Entwicklung anwendungsspezifisch ausgelegter Werkstück-Trägermagazine aus nicht rostenden Edelstählen, Aluminium oder auch mit Kunststoffeinsätzen, die dem Bereitstellen, Fördern, Puffern, Waschen, Lagern und Stapeln innerhalb automatisierter Fertigungssysteme dienen.

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Konstruktiver Kern der Entnahmevorrichtung für Drucksachen und CDs ist eine Greifmechanik mit Hubsauger zum Zwecke der Vereinzelung. Sie ist in der Lage, sowohl einzelne Blätter und CDs als auch mehrseitige Broschüren und sogar dicke Kataloge sicher zu entnehmen. In direkter Verbindung mit dieser Funktion steht das Lagersystem. Hier gewährleisten Behälter mit 30 Grad-Neigung, dass die darin befindlichen Drucksachen der Schwerkraft folgend an der unteren Behälterwand präzise zum Liegen kommen.

Eine weitere Funktion erfüllen die geneigten Lagerbehälter mit Blick auf die Lagerdichte beziehungsweise den Platzbedarf für die vorzuhaltenden Unterlagen. In herkömmlichen Lagersystemen befindet sich nämlich über jedem Ablageplatz ein Freiraum für den Zugriff des Greifers. Summasumarum würden diese „Hohlräume“ jedoch mehr Platz beanspruchen als überhaupt Lagerraum für die Drucksachen erforderlich wäre. Aus diesem Grund griffen die Entwickler die Idee des Verschieberegals auf und übertrugen sie in das Konzept eines vertikalen Lagersystems.

Turmbau zu Dortmund

Mit anderen Worten: Die Lagerbehälter werden nun turmförmig gestapelt. Sind aus einem Behälter Dokumente zu entnehmen, wird der darüber befindliche Teil des Turms angehoben. So entsteht über dem jeweiligen Behälter ausreichend Arbeitsraum für den Greifer. Da sich aber die Beladezustände – und damit auch die Statik – solcher Türme ständig verändern, wird die Sicherung ihrer Stabilität über die Konzeption und Präzision der einzelnen Behälter zur zentralen Herausforderung. Beachtet werden muss dabei auch die Dynamik, mit der sich Hubachse und Greifer im Lagersystem bewegen.

Die sichere Funktion der gesamten Anlage hängt also ganz wesentlich von der präzisen Ausführung der Lagerbehälter ab. Deshalb haben die Konstrukteure von LK-Mechanik die Behälter zum Abstapeln mit Führungsbolzen und entsprechenden Bohrungen ausgestattet. Die Toleranzmaße mit denen Bolzen und Bohrungen ineinander passen müssen sind zwar eng ausgelegt, dürfen allerdings beim Anheben oder Absenken eines Turmteils nicht zum Verkanten führen. Die idealen Abmessungen ließen sich in Versuchsreihen ermitteln.

Für zusätzlichen Halt sorgen seitlich integrierte Gleitführungen. Ebenfalls hohe Genauigkeit erfordern die Aufnahmebohrungen für die Aufnahmezapfen des Hubmechanismus, da sich Toleranzmaße und Abweichungen durch wechselnde Gewichtsbelastungen sowie Wärmeausdehnungen über die aufeinander gestapelten Dokumentenbehälter addieren. Deshalb liegen die Gründe für die Ausführung der Lagerbehälter in Edelstahl vorrangig in der Materialsteifigkeit und dem relativ geringen Wäremausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs. Dabei ist die hochwertige Edelstahl-Optik ein willkommener Nebeneffekt, gerade wenn das neue Lager- und Vereinzelungssystem für Drucksachen auch repräsentative Funktionen übernehmen soll.

Interaktive Bedienung

So ist die zur kompakten Prospekt-Kommissionierung weiter entwickelte Technologie des Fraunhofer Instituts denn auch als Blickfang zur Präsentation von DIN A4-Prospekten und Werbe-CDs geeignet. Schließlich ist nicht nur die qualitativ hochwertige Gestaltung von Werbemitteln von Bedeutung, sondern auch deren adäquate Präsentation. Besucher, die sich beispielsweise in der Eingangshalle des IML in Dortmund über Forschungsprojekte informieren möchten, können sich interaktiv via Touch Screen entsprechende Prospekte auswählen. Das mechatronische Lagersystem stellt das gewünschte Dokument vollautomatisch bereit.(ms)

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