Greifer für Batteriepol-Glättautomat

Hier läuft alles glatt

Greifereinheit für Batteriepol-Glättautomat. Vier Parallel-­Greifer der Zimmer Group automatisieren eine Maschinenanlage zur Verfestigung der Oberfläche bei Batteriepolen.

Der GEP2000-Greifer greift einen Batteriepol. © Zimmer Group

Der Anruf aus dem fernen Russland kam gegen die Mittagszeit – aus einem kleinen Städtchen namens Nowoaltaisk in der Nähe zur Grenze der Mongolei. Der Mann am anderen Ende der Leitung interessierte sich für eine gasdichte Lösung für die Oberfläche seiner eigens entwickelten Batteriepole, diese wurden bisher für den russischen Markt aus China bezogen und in aufwendiger Handarbeit hergestellt, erinnert sich Ralf Löschner, Firmengründer der Wenaroll Tools and Systems. Löschner empfahl ihm dafür die Entwicklung einer Glattwalzanlage, denn kostenintensive Verfahren wie Schleifen, Reiben, Läppen, Honen und Polieren lassen sich in den meisten Fällen durch die Glattwalztechnologie ersetzen. Die dabei erreichte Oberfläche zeichnet sich durch einen hohen Traganteil und verbesserte tribologische Eigenschaften aus. Nach diesem Erstgespräch hat sich inzwischen eine feste deutsch-russische Partnerschaft entwickelt.

Zentraler Bestandteil der Anlage sind vier Parallel-Greifer auf einer Alurahmen-Konstruktion.

Wenaroll aus Solingen ist seit mehr als 35 Jahren führender Anbieter auf dem Gebiet der Glattwalztechnologie für metallische Oberflächen. Dabei ist die Entwicklung und Herstellung von Werkzeugen und Maschinen deren technologische Kernkompetenz. Wenaroll bietet darüber hinaus auch die Realisierung anwendungsspezifischer Systemlösungen an. Zum langjährigen internationalen Markt- und Kundenstamm der Firma zählen renommierte Unternehmen aus den Bereichen Nutzfahrzeu­ge, Baumaschinen, Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau sowie der Automobilbranche u.a.

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Das umfangreiche Entwicklungsprojekt, das aus der deutsch-russischen Zusammenarbeit entstand, ist eine automatisierte Maschinenanlage zur Verfestigung der Oberfläche von Polen. Die Anlage besteht unter anderem aus einem Gestell mit Antriebseinheit und Unterbau mit verschiedenen Walzeinheiten, einer Greifereinheit mit vier Greifern, einem Schaltschrank, einer Zuführ- und Sortiereinheit sowie einem Bedienpanel. Dieser sogenannte Batteriepol-Glättautomat macht somit das Verdichten der Oberfläche von Batteriepolen aus Bleilegierungen durch Glattwalzen möglich.

Kurz erklärt läuft der Prozess in der Anlage dann wie folgt ab: Die Batteriepole gelangen durch die Zuführeinheit in die Maschine. Die Greifeinheit transportiert die Pole zu den Walz­einheiten, in denen die eigentliche Bearbeitung stattfindet. Für das Glattwalzen werden die Pole gespannt und in Drehung versetzt. Die Walzeinheiten fahren zusammen und die vorgesehenen Oberflächen werden mittels der Glattwalzrollen mit einer definierten Kraft verfestigt. Der Glattwalzvorgang findet bei einer maximalen Kraft von 255 Newton und bei einer maximalen Drehzahl von 400 Umdrehungen pro Minute statt. Das Ergebnis ist beeindruckend: Die Pole sind gasdicht und besitzen eine Oberfläche mit einer Qualität von einer Rautiefe Rz < 1  Mikrometer. Neben der Gasdichte legte der russische Kunde dabei ein besonderes Augenmerk auf die Fertigungsgeschwindigkeit des Automaten: Sie musste sehr hoch sein und so beträgt die Bearbeitungszeit maximal acht Sekunden pro Batteriepol.

Einer der zentralen Bestandteile der Anlage sind die vier Parallel-Greifer, die auf einer Alurahmen-Konstruktion montiert sind. Bezüglich der Greifer hatte der Kunde genaue Vorstellungen. Bevorzugt wurden elektrische Greifer mit einer Ein-Kabel-Lösung. Diese sollten dabei über eine möglichst kleine Greifkraft verfügen, um die empfindliche Oberfläche des Batteriepols aus Blei nicht zu verletzen. Beim Greifprozess durften keine Macken im Greifgut entstehen. Eine weitere Vorgabe war der mögliche Einsatz langer Greifbacken oder Greiffinger. Diese sollten bei Bedarf je nach Greifgut auch tief in die Vorrichtung eintauchen können. Auftretende hohe Momente werden im Greifer von den langen Backenführungen ­optimal aufgenommen. Möglich macht dies eine parallel versetzte Anordnung der Greifbacken, welche bei kompaktem Bauraum gleichzeitig große Führungslängen erlaubt. Des Weiteren sollten die Greifer unterschiedliche Werkstoffdicken oder -größen genau erfassen können.

Die Greifer haben eine mechanische Selbsthemmung, die den Verlust der Batteriepole bei Stromausfall verhindert.

Das Entwicklerteam um Chef Ralf Löschner entschied sich für den Greiferspezialisten Zimmer Group. Die Firma aus dem badischen Rheinau hatte, laut dem Firmengründer, neben der erforderlichen hohen Qualität und Verfügbarkeit auch „den besten Ruf in der Region“. Speziell für diese Anwendung wählte man vier Modelle der Serie GEP2000 (GEP2010IO-05-A) aus: elektrisch angetriebene Kleinteilegreifer, die einfach anzusteuern sind und die für Montageaufgaben und vor allem das Handling von Kleinteilen konzipiert wurden. Für diese Aufgaben bietet die Serie einstellbare Greifkräfte zwischen 40 und 500 Newton und Backenhübe zwischen sechs und 16 Millimeter.

Die Zimmer Group lieferte die komplette Greifereinheit inklusive der vier ­Greifer, ­Rahmenaufbau und Verkabelung. © Zimmer Group

Darüber hinaus sind die Greifer mit einer mechanischen Selbsthemmung ausgestattet, die den Verlust der Batteriepole bei Stromausfall verhindern. Ein weiterer Grund, warum sich die Zimmer-Greifer bei Wenaroll in der Auswahl befanden, ist deren Maximum an Robustheit und Zuverlässigkeit. Denn die Gehäuse bestehen aus hartanodisiertem Aluminium, und für die Führungen haben die Entwickler auf eine seit Jahrzehnten bewährte Flachführung gesetzt. Damit können zehn Millionen Zyklen ohne Wartung bewältigt werden. Die Zimmer Group lieferte Wenaroll jedoch nicht nur die vier einzelnen Greifer, sondern entwickelte und fertigte durch ihre eigene Systemabteilung gleich die komplette Greifereinheit inklusive Rahmenaufbau und Verkabelung.

Bei der Konstruktion der Anlage und bei den Greifern sind auch zukünftige Überlegungen mit eingeflossen: Die GEP2000-Greifer der Zimmer Group sind mit einer integrierten Steuerung ausgestattet und haben in der ausgewählten Variante zwei digitale Eingänge in Kombination mit einem analogen Ausgang zur Abfrage der Backenpositionen. Ein inte­grierter Analogsensor gibt dabei je nach Backenposition eine Spannung zwischen null und zehn Volt aus. Diese Spannung kann nun über eine Analogkarte in der übergeordneten Steuerung ausgewertet werden und macht es so möglich, die Position der Greiferbacken zu bestimmen.

Eine besondere Herausforderung beim Bau der Anlage war die Entwicklung der Walzeinheit. Diese musste viele Funktionen gleichzeitig abbilden, um die Oberfläche der Teile, die eine große Toleranz aufweisen, genau zu glätten und zu verdichten. Die fertige Anlage, die bei Wenaroll in Solingen derzeit aufgebaut ist, wurde bereits abgenommen und steht nun unmittelbar vor der Verschiffung nach Russland. G. Neumann/as

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