Greifsystem Hybrid-Greifsystem vereint das Beste aus zwei Antriebswelten

Redakteur: Jan Vollmuth

Alfing Montagetechnik reduziert mit dem mechatronischen Schunk Drehmodul ERM den Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand einer Anlage zum automatisierten Pleuelhandling und gleichzeitig die Gefahr von Prozessstörungen durch Bedien- und Wartungsfehler deutlich.

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Gemeinsam stark: Der Pleuelgreifer von Schunk kombiniert ein mechatronisches Drehmodul mit pneumatischen Universalgreifern.
Gemeinsam stark: Der Pleuelgreifer von Schunk kombiniert ein mechatronisches Drehmodul mit pneumatischen Universalgreifern.
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Bei den Diskussionen rund um die Smart Factory und die Industrie 4.0 entsteht leicht der Eindruck, dass die Früchte der Mechatronisierung nur durch einen radikalen Umbruch, ja einen regelrechten Big Bang der Produktionsautomatisierung zu erlangen seien. Das Gegenteil ist der Fall: Immer mehr Konstrukteure erkennen die Potenziale mechatronischer Komponenten und wissen sie bereits heute effektiv zu nutzen.

So beispielsweise die Firma Alfing Montagetechnik (AMT) aus Aalen. In einer verketteten Pleuel-Fertigungsanlage des Schwesterunternehmens Alfing Kessler Sondermaschinen (AKS) nutzt der Spezialist fürs automatisierte Pleuelhandling eine smarte Hybrid-Sondergreiferlösung von Schunk: Hier sind pneumatische Schunk-Universalgreifer PGN-Plus und das mechatronische Drehmodul ERM von Schunk so miteinander kombiniert, dass die Inbetriebnahme der Anlage vereinfacht und die Flexibilität bei der Prozessgestaltung erhöht wird.

Zuführung via Schiebetransport

Die eigentliche Anwendung hat AMT bereits vielfach erfolgreich umgesetzt: Geschliffene Pleuelrohlinge werden über einen Schiebetransport zugeführt, zur Bearbeitung der Schraubenlöcher vereinzelt und über ein Linienportal in ein Bearbeitungszentrum verbracht. In vergleichbaren Anlagen wurden bisher stets pneumatische Schwenkmodule genutzt, die die Greifeinheit in +90°, 0° und -90° positionieren können.

Diese Schwenkmodule erwiesen sich immer wieder als Schwachstelle: Da sich deren Mittelstellung zum Teil nicht einstellen ließ, war die Inbetriebnahme deutlich erschwert. Nur mit aufwändigen Zusatzmaßnahmen ließ sich die erforderliche Positionierung erzielen. Fehlende internationale Standards bei Druckluftsystemen verschärfen das Problem. „Die Genauigkeit der Pneumatik ist weltweit nicht gegeben“, erläutert Karl Feil, Montagemeister bei AKS. Insbesondere in Asien gebe es zum Teil erhebliche Schwankungsbreiten in den Druckluftsystemen, weshalb die Anlagen vor Ort erneut eingerichtet werden müssten und im laufenden Betrieb immer wieder Störungen aufträten.

Das Einrichten der Anlage wesentlich vereinfacht

„Das mechatronische Drehmodul von Schunk hat das Einrichten der Anlage wesentlich vereinfacht“, bestätigt der bei AMT für die Inbetriebnahme zuständige Norbert Faaß. „Ich bin völlig flexibel und kann den jeweils erforderlichen Schwenkwinkel präzise definieren.“ So ließen sich anlagenbedingte Toleranzen, die zum Teil bei +/- 0,5° liegen, über das Drehmodul kompensieren. „Hinzu kommt, dass pneumatisch geschwenkte Systeme zum Schwingen neigen, so dass bisher bei jedem Zyklus Wartezeiten berücksichtigt werden mussten, bis die finale Position erreicht ist.“ Dieser Effekt trete beim ERM nicht auf, da die Zielposition auf Anhieb erreicht würde, so Faaß weiter.

Das Drehmodul kombiniert hohe Drehmomente mit hoher Genauigkeit. Selbst große Lasten lassen sich mit ihm flexibel und zugleich präzise positionieren. Adaptiv konzipiert lässt es sich mit allen gängigen Industrie-Servomotoren mit standardisiertem Flansch ausstatten. Entsprechend der Kundenvorgaben nutzt AMT einen Motor von Siemens. Mit dem passenden Motor ausgerüstet können die Eigenschaften der Anlagensteuerung hinsichtlich Programmierung, Safety oder Feldbussen direkt auf das Modul übertragen werden. Unterschiedliche regionale Standards zwischen Europa, USA und Asien lassen sich auf diese Weise vergleichsweise leicht kompensieren. Da der Antrieb inklusive Vorgelegegetriebe in 4x90°-Schritten geschwenkt werden kann, lässt sich die Störkontur des Drehmoduls optimal an die Gegebenheiten der jeweiligen Anwendung anpassen.

In Aktion: der pneumatische Schunk-Universalgreifer PGN-Plus

„Das ERM-Modul ist einfach in Betrieb zu nehmen und zu programmieren, es eröffnet in der Konstruktion neue Gestaltungsspielräume und kann im Einrichtbetrieb mit sicherer reduzierter Geschwindigkeit bei offener Schutztüre gefahren werden. Zudem ist es wartungsarm und lässt sich im laufenden Betrieb präzise abfragen“, fasst AMT-Konstruktionsleiter Martin Husel die Vorteile zusammen. Wird das Handhabungsschema geändert oder die Anlage erweitert, biete das mechatronische Drehmodul ein Höchstmaß an Flexibilität. Zudem sei die Integration aufgrund der Hohlwelle deutlich einfacher und günstiger zu lösen als mit außen liegenden Schlauchführungen. Sein vergleichsweise geringes Gewicht entlaste die Vertikalachse, es ermögliche höhere Verfahrgeschwindigkeiten und biete Vorteile bei überlagernden Bewegungen, ergänzt Husel.

Kompakt aufgebautes Modul

Die 22-mm-Mittenbohrung, die besonders kompakte und aufgeräumte Anlagendesigns ermöglicht, ist bei den ERM-Drehmodulen bereits serienmäßig. Um pneumatische Aktoren hinter der Drehachse mit Druckluft zu versorgen, verfügen die Module zudem über acht Luftdurchführungen. Diese wurden so in das Modul integriert, dass ein besonders kompakter Aufbau gewährleistet ist. Damit bieten sie ideale Voraussetzungen für den Einsatz in der Anlage von Alfing: Durch das Drehmodul hindurch werden die vier Greifer, die mit einem Betriebsdruck von 3 bar geöffnet werden können, mit Druckluft, elektrischen Signalen für die Näherungsschalter und Schmiermittel versorgt. Die Zentralschmierung ist erforderlich, da die Greifer während der Maschinenbeladung immer wieder mit Kühlschmiermittel in Kontakt kommen und das Fett ausgespült wird. Die Abfrage der Greifer wiederum ist mit einem Sammelverteiler verbunden, so dass die Signale über ein zentrales Kabel durch das Drehmodul zur Anlagensteuerung geführt werden können.

Auch im laufenden Betrieb, wenn alle 25 s vier Pleuel gleichzeitig gehandhabt werden, zahlt sich das wartungsfreie mechatronische Modul nach Angaben von Karl Feil und Norbert Faaß schnell aus. „Bei pneumatischen Schwenkeinheiten kommt es immer wieder vor, dass Bediener die Einstellung der Module aus Unwissenheit verändern oder vergessen, die Stoßdämpfer zu wechseln. Wenn die Anlage dann zum Stehen kommt, wird es richtig teuer“, erklären sie. „Je wartungsärmer ein Modul ist und je weniger Möglichkeiten der Fehlbedienung es bietet, desto besser.“

Verdrehen während der Handhabung ist ausgeschlossen

Das Hybrid-Greifsystem verdeutlicht, welche Möglichkeiten das weltweit umfassendste Greifsystemprogramm von Schunk bietet und wie ausgereift die Lösungen zum Pleuelhandling sind. Beim Greifvorgang werden die von PGN-Plus Universalgreifern zentrierten Pleuel über eine Kombination aus Pin und Niederhalter per Formschluss zuverlässig gespannt, so dass ein Verdrehen während der Handhabung ausgeschlossen ist. Anstelle einer klassischen T-Nut gewährleistet beim robusten PGN-Plus die von Schunk patentierte Vielzahnführung eine besonders hohe Stabilität und Präzision.

Parallel angeordnete Prismenführungen minimieren den Verschleiß und das Führungsspiel. Die Kräfte und Momente verteilen sich auf mehrere Führungsflächen, wodurch die Module deutlich höher belastbar sind als konventionelle Greifer. Dank Ovalkolben konzentriert der PGN-Plus hohe Kräfte auf engem Raum, wodurch besonders kompakte, störkonturminimierte Lösungen realisierbar sind.

Beides, Ovalkolben und Vielzahlführung, ist in der Anwendung nötig, denn die Störkonturen der Spannvorrichtung und der Schwenkbrücke im Bearbeitungszentrum erfordern Greifer mit extrem langen Fingern. Deren Steifigkeit wiederum ist so ausgelegt, dass während der Handhabung kein Federeffekt entsteht.

Schunk Pleuelgreifer werden kundenspezifisch in unterschiedlichsten Varianten zur Handhabung von vier, sechs, acht oder mehr Werkstücken angeboten. Die Greifpunkte lassen sich individuell definieren. Je nach Anforderung liefert Schunk die Komponenten einzeln oder komplett verkabelt und verschlaucht als einbaufertige Baugruppe.(jv)

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