Pick-&-Place-Systeme

Platz sparen

Um unterschiedlich große Bohrer mit wenigen Millimetern Schaftdurchmesser nacheinander schnell und präzise aus einem Werkstückträger zu entnehmen, einem Beschriftungslaser zuzuführen und sie anschließend wieder in einen Werkstückträger abzulegen, setzt ein Hersteller auf eine vollautomatische Pick-&-Place-Anlage von IEF-Werner. Für das Positioniersystem verbaute der Automatisierungsspezialist eine Linear-achse mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten. Das Ergebnis ist eine kompaktere und schnellere Anlage.

Das Laserbeschriften ist im Vergleich zu anderen Kennzeichnungsverfahren günstiger und in der Wartung weniger aufwändig. Zudem lassen sich Bauteile aus unterschiedlichen Materialien schnell kennzeichnen. „Um diesen Zeitvorteil bei hohen Stückzahlen umfassend zu nutzen, müssen die Werkstücke auch entsprechend rasch dem Laser zugeführt werden können“, sagt Thomas Hettich, Produktmanager bei IEF-Werner aus Furtwangen im Schwarzwald. Er spricht damit ein Projekt an, bei dem sich ein Werkzeughersteller genau mit dieser Anforderung an den Automatisierungsspezialisten wandte. Die Aufgabe: Bohrwerkzeuge mit Schaftdurchmessern von 3,5 bis 25 Millimetern aus Hochleistungsschnellstahl HSS-E und aus Vollhartmetall (VHM) sollten aus Werkstückträgern nacheinander entnommen, einem Beschriftungslaser zugeführt und anschließend wieder in einen Werkstückträger abgelegt werden – und das äußerst schnell und präzise. „Werkzeuge mit Schaftdurchmessern kleiner sechs und ab 16 Millimeter beschriftet der Laser einseitig, die Größen dazwischen beidseitig“, erklärt Hettich. Das komplette Handling sollte vollautomatisch zu erfolgen.

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Basis der Anlage bildet das Gurtbandsystem posyArt. Das Baukastensystem enthält viele Standardkomponenten, mit denen sich so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich lösen lassen. Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren der angefügten Baugruppen. „Das System haben wir mit Aufnahmen ausgestattet, welche die kundenseitigen Werkstückträger (WT) tragen können“, sagt Hettich. Seitenpositionierung, Zentrierstation sowie eine Hub- und Dreheinheit bringen die WT in die richtige Lage. In der Zentriereinheit werden sie mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von +/- 0,05 Millimetern fixiert. Die Stopper sind zentral angeordnet. Das verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Für diese Anwendung hat der Werkzeughersteller die WT mit einem Datamatrixcode versehen. Hinter diesem Code verbergen sich Informationen über den Werkzeugträgertyp, die Anzahl und die X/Y-Koordinaten seiner Löcher, die Schaftdurchmesser und die Trägerhöhe.

Schnelles Handling

Für die unterschiedlichen Bohrer sind abhängig von der Beschriftungsdauer bestimmte Taktzeiten für das Handling vorgegeben. „Bei Werkzeugen aus HSS-E soll der Gesamtprozess bei der einseitigen sieben und bei der doppelseitigen Beschriftung 14 Sekunden betragen“, erläutert Hettich. „Bei den VHM-Werkzeugen sind es vier und acht Sekunden.“ Um eine passende Handhabungstechnik umzusetzen, konstruierten die IEF-Ingenieure ein Positioniersystem aus standardisierten Lineareinheiten. „Mit unseren Linearachssystemen und den standardisierten Verbindungselementen erstellten wir schnell und kostengünstig ein geeignetes Positioniersystem, das genau auf die Aufgabe und den zur Verfügung stehenden Platz beim Anwender zugeschnitten ist“, betont Hettich. Denn von zentraler Bedeutung bei der Umsetzung dieser Anlage waren unter anderem die Baulänge sowie das Antriebskonzept der Linearachse, auf der die beiden Greifeinheiten verfahren.

Das posyArt-Baukastensystem enthält viele Standardkomponenten, mit denen sich so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich lösen lassen.

Aufgrund dieser Rahmenbedingungen kommt hierbei das Modul 160/15 G zum Einsatz. Dabei verrät das „G“, dass die Zahnriemenachse mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet ist. Indem zwei getrennte Zahnriemen mittels eigenständiger Motoren angetrieben werden, fällt der benötigte Bauraum deutlich kleiner aus. „Um die geforderte Taktzeit zu erreichen, hätten zwei Lineareinheiten nebeneinander angeordnet werden müssen. Durch das Antriebskonzept genügt nun eine Einheit“, so Hettich. Das Modul 160/15 G ist so positioniert, dass eine Greifeinheit auf je einem Schlitten befestigt ist. „Damit können wir die Bauteile sehr schnell der eigentlichen Aufgabe zuführen, dem Laserbeschriften“, erläutert Hettich.

Das geschieht folgendermaßen: Der erste Greifer fährt zur Entnahmeposition, nimmt das entsprechende Bohrwerkzeug aus dem WT und übergibt es der Laserstation. Nach wenigen Sekunden ist der Bohrer beschriftet. Während der erste Greifer schon auf dem Weg zum nächsten Bohrer ist, nimmt sich der zweite Greifer das markierte Werkzeug und fährt damit zu dem leeren WT auf der gegenüberliegenden Seite der Entnahmestation. Für die Y-Bewegung sind die beiden Greifer auf linearen Verstelleinheiten mit Zahnriemenantrieb vom Typ Modul 68 montiert. Weil bei der zweiseitigen Beschriftung der erste Greifer das Bauteil um 180 Grad dreht, kommt bei diesem zusätzlich eine Einheit vom Typ Modul 68 D zum Einsatz. Diese ist mit einer als Hohlwelle ausgeführten Drehachse ausgestattet. In die Hohlwelle lassen sich außerdem etwaige Pneumatikschläuche und Steuerungskabel integrieren – was die Anlage noch platzsparender macht.

Diese Drehung ist aber nicht nur für die beidseitige Markierung wichtig. „Besitzen die Standardwerkzeuge Spannflächen, erkennt das die Anlage und ermittelt deren Lage“, erklärt Hettich. Der erste Greifer dreht dann auf dem Weg zur Laserstation den Bohrer so, dass die Beschriftung in der geforderten Winkellage zur Fläche angebracht werden kann.

IEF-Werner lieferte das komplette System. Dazu gehören nicht nur die Linear- und die Verstelleinheiten, sondern auch Energieführungen, Motoren, Verkabelung und Verschlauchungen. „Wir konnten mit der Umsetzung dieser Anlage die Kundenanforderungen voll erfüllen“, ist IEF-Produktmanager Hettich zufrieden. Sie ist nicht nur kompakt gebaut, der Anwender erreicht auch extrem hohe Taktzahlen. Der Laser ist quasi nonstop im Einsatz. cs

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