Handhabung

Flachgut – wie vereinzeln?

Nicht alle Teile, die in der Fertigung automatisch zugeführt werden müssen, machen bezüglich ihrer Handhabungsfähigkeit eine „gute Figur“. Dazu gehören auch leichte biegsame Flachstücke, besonders wenn sie eine figurelle Außenkontur besitzen.

Zuteiler für kleine und mittelgroße Flachteile. 1 Magazin, 2 Objekt, 3 Zuteilschnecke, 4 Gestell, 5 Federkraft, 6 Reibrad, exzentrisch.

Spezialisierte Zuführgeräte schaffen es trotzdem mit oft erstaunlichen Stundenleistungen. Verschiedene Arbeitsprinzipe kommen zum Einsatz und so manche Lösung ist auch branchengebunden. Das Vereinzeln als Spezialfall des Zuteilens kann sich als kritische Operation zeigen. Es wird an einigen Beispielen erläutert.

Klassische Mechanik
Mechanische Wirkprinzipe sind zwar althergebracht, aber meist ausgereifte sichere Lösungen. Für Massenprozesse sind sie immer noch aktuell. Zur Erinnerung: Zwei rein mechanische Lösungen für das Vereinzeln werden in Bild 1 gezeigt. Einmal werden die Flachteile aus dem Magazin von oben und im anderen Fall von unten entnommen. Als aktive Elemente sieht man ein synchron gegensinniges Schneckenpaar und eine exzentrisch laufende Reibwalze. Schlagartiges Zuteilen wie bei Schiebern kommt hier nicht vor. Die Bewegungen sind gleichmäßig stetig. Der Nachschub der Teile erfolgt durch Schwerkraft oder von unten durch Federkraft. Antriebe wurden nicht mit dargestellt.

Vereinzeln von Plastikkarten. 1 Magazin, 2 Bürstenwalze, 3 Kartenmesser, 4 Rückhalter, 5 Abzugswalze, 6 Klemmgreifer.

Immer mehr drängen Bin-Pick-Lösungen in den Vordergrund, also das Greifen von Teilen aus der ungeordneten Menge. Das Schüttgut kann in Transportbehältern angeliefert werden. Mit einer 3D-Bilderkennung wird die ungeordnete Menge an Objekten mit einer Kamera beobachtet. Die Bilddaten von der Schüttgutoberfläche werden von Auswertealgorithmen übernommen und analysiert. Es wird nach zufällig frei liegenden Teilen gesucht, die sich gut greifen lassen. Durch die Entnahme von Teilen entsteht immer wieder ein neues Oberflächenbild, welches stets andere Beobachtungsdaten hervorbringt. Danach werden die Daten für einen Greifvorgang für das am günstigsten liegende Teil aufbereitet. Es folgt der Griff in die Kiste – Vereinzeln durch Greifen. Bemerkenswert ist, ein gewisser Teil der Mechanik wurde durch Datenverarbeitung ersetzt. Das gewährleistet Flexibilität und eine rasche Umstellung auf ein anderes Objekt. Eventuell muss noch ein anderer Greifer eingewechselt werden. Als Handhabungsobjekte kommen leichte Schachteln, Kunststoffteile, Verpackungen ebenso wie schwere Schmiedeteile in Frage und die Flachteile sowieso.

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Noch ein Beispiel: Wie man Plastikkarten von 0,5 bis 1 Millimeter Dicke vereinzeln kann, wird in Bild 2 vorgestellt. Es ist der klassische Kartenschieber, welcher das im Magazin unterste Teil herausschiebt und zwar soweit, dass es von den Abzugswalzen erfasst wird. Nach den Walzen kann ein Klemmbackengreifer angeordnet sein, der das Flachteil übernimmt und je nach Prozess definiert fortbewegt. Die beidseitig zum Magazin angeordneten Walzenbürsten sorgen für einen geringen Abwärtsdruck, so dass die doch leichten Objekte im Zuteilschieber ankommen. Die Drehzahl der Abzugswalzen wird so gewählt, dass der Schieber nach kurzem Hub wieder in die Ausgangslage zurückkehren kann.

Prinzip des Reibanlegers (Köra Packmat). 1 Objektstapel, 2 Magazin, 3 Reibriemen, 4 Bremsrolle, 5 Lichttaster.

Was sind Anleger?
Im Druckereiwesen existiert der Begriff des Anlegers. Das sind weitgehend ausgereifte Vorrichtungen zum Vereinzeln von flachen Objekten wie Briefumschläge, Grußkarten, Chipkarten und Kartonzuschnitte für Faltschachteln. Es gibt viele Lösungen, die sich auch auf langjährige Erfahrungen abstützen.

In Bild 3 wird ein Reibanleger gezeigt. Je nach Objektgröße werden Leistungen bis zu 800 Stück je Minute erreicht. Das im Magazin unterste Objekt liegt auf einem Reibriemen auf und wird durch Friktion abgezogen. Eine Bremsrolle verhindert die Mitnahme weiterer aufliegender Teile. Die Öffnung zwischen Riemen und Bremsrolle ist exakt auf die jeweilige Produkthöhe einzustellen. Das Magazin ist schräg angeordnet und weitgehend offen. Damit ist das paketweise Nachladen des Magazins besser ausführbar. Zur Standardausstattung gehört meistens auch ein Sensor zur Doppelblatt- und Fehlblattkontrolle.

Zange-Saug-Anleger (Köra-Packmat). 1 Magazin, 2 Objektstapel, 3 Sauger, 4 Trommel, 5 Klemmzange, 6 Objektablage.

Eine andere Ausführung ist der Zangen-Saug-Anleger. Er wird in Bild 4 im Prinzip dargestellt. Ein Sauger löst ein Teil an der Vorderkante vom Magazininhalt. Das Ende wird dann vom kurvengesteuerten Greifer auf der Trommel festgehalten und damit vom restlichen Magazininhalt getrennt. Je Umdrehung der Trommel werden zwei Objekte vereinzelt. Nach einer Drehung um 180 Grad öffnet sich der Greifer wieder und gibt das herausgezogene Teil frei. Es fällt in eine Ablage und kann von dort dem Prozess übergeben werden. Die Zangenbewegung des Greifers erfolgt kurvengesteuert.

Mit einem Sauger als aktivem Element arbeitet auch die in Bild 5 dargestellte Vorrichtung. Das einseitige Durchwölben sorgt dafür, dass nur ein Objekt entnommen wird. Es muss ausreichend biegsam sein. Ein anhaftendes Zweitteil kann sich lösen und bleibt zurück. Das freie Ende des Objekts wird von einem Klemmbackengreifer erfasst und vollends aus dem Magazin gezogen, nachdem die Saugluft abgeschaltet ist. Das Ablösen vom Sauger kann durch einen kurzen Blasluftimpuls unterstützt werden. Das Vereinzeln erfolgt also zweistufig. Als Objekte kommen beispielsweise Beipackzettel, Karten und Bedienanleitungen infrage.

Dr.-Ing. habil. Stefan Hesse

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