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Wenn Werkstücke fliegen lernen

Teilehandling: Flexmotion koordiniert Sinterteile
Wenn Werkstücke fliegen lernen

Bei SHW handhaben intelligente Greifersysteme die Werkstücke fliegend im Zwei-Sekunden-Takt. Der Aalener Automobilzulieferer konnte mit dieser Technik seine Prozesse beschleunigen und zugleich sicherer machen.

Die SHW Werkzeugmaschinen GmbH stellt Sinterteile für die Automobilindustrie her. Diese Branche hat nicht nur einen hohen Qualitätsanspruch, sondern ist auch preissensibel. Deshalb stehen bei dem Automobilzulieferer aus Aalen-Wasseralfingen stets die Kosten im Vordergrund. Die Automatisierung muss mehr als nur schnellere Taktzeiten ermöglichen. Der Trend geht hin zu günstigen und flexiblen Lösungen, mit der sich auch Kleinserien mit empfindlichen Werkstücken handhaben lassen.

Am Anfang eines jeden Produkts, egal ob Motoren- oder Pumpenteil, steht das Pulver. Dieses wird beim so genannten Grünpressen in komplexe geometrische Formen gefüllt und mit mehreren hundert Tonnen Presskraft verdichtet. Danach werden sie bei Bedarf nach Kundenwunsch individuell bearbeitet, gefräst, gebohrt oder genutet. Nach dem abschließenden Sintern bei rund 1200 °C werden die Grünlinge fest und garantieren eine Qualität ähnlich wie Stahl.
Auf dem Weg in den Ofen muss die Handhabungstechnik bei SHW hohen logistischen Anforderungen gerecht werden. Da zwei Pressen entweder parallel arbeiten oder einzeln den Ofen füttern, wurde eine flexible Ofenbandbelegung realisiert. Zusätzlich werden Werkstücke gehandelt, die von einer Bearbeitungsanlage kommen. Letztlich muss das Handling drei verschiedene Stationen überwachen. Hierfür hat SHW das intelligente Greifersystem Flexmotion der Faude GmbH aus dem schwäbischen Gärtringen im Einsatz und spart dadurch Platz, Zeit und damit auch Kosten.
Im Zwei-Sekunden-Takt greift das Handlingsystem ein Werkstück bandsynchron ab und setzt es auf ein 16 m langes Ofenband aus Stahlgewebe ab. Dabei werden die Werkstücke zusätzlich sortiert und nach Gewicht und Geometrie gestapelt. Insgesamt verwaltet Flexmotion 62 unterschiedliche Werkstücke in beliebiger Kombination, was genau 62² oder 3844 Möglichkeiten entspricht. Für SHW ist diese Lösung besonders wirtschaftlich, denn es gibt keine Rüstzeiten. Ein konventioneller Roboter wäre für diese schnelle Anwendung überfordert gewesen und SHW hätte für das gleiche Ergebnis in zwei Maschinen investieren müssen.
Die Parallelkinematik ist das technische Herzstück der Lösung. Sie ermöglicht eine Schnelligkeit, die bislang mit anderen Techniken nicht zu realisieren war. Um Zeit zu sparen und den Wechsel von Werkstücken zu vermeiden, hat Faude speziell für das Handling von unterschiedlichen geometrischen Formen einen Magnetgreifer entwickelt. Die Magnetkraft kann entsprechend dem Werkstücksgewicht gesteuert werden. Auch empfindliche Werkstücke, die beispielsweise nur 10 mm dünn sind, lassen sich schnell und sicher greifen und ablegen. „Dank des cleveren Greifsystems und die kurzen Taktzeiten der Flexmotion können wir unser gesamtes Teilespektrum ohne Greiferwechsel flexibel im Linientakt handhaben“, freut sich Kai-Uwe Kolrep, Projektverantwortlicher bei SHW.
Bei einer Aufgabenstellung wie bei SHW werden an das Handlingsystem drei Anforderungen gestellt: Sehen, denken und lenken. Damit das Faude-System sehen kann, ist es mit einer Kamera ausgestattet. Diese erkennt, in welchen Koordinaten die Werkstücke ankommen und ermittelt die Positionen. Danach kann die Maschine millimetergenau zugreifen.
Für das Denken sorgt eine hinterlegte Datenbank und spezielle Software-Systeme: Um die Durchlaufzeiten im Ofen zu optimieren, sind in der Datenbank Setzmuster hinterlegt, die von den Werkstücken abhängen. Laufen zum Beispiel zwei Pressen gleichzeitig, wird die Ofenbreite softwaretechnisch halbiert. Für die Grünlinge aus den Pressen stehen in diesem Fall jeweils 200 mm breite Flächen zur Verfügung. Komplizierter wird das Ganze, wenn die Werkstücke gestapelt werden und dabei verschiedene, geometrische Formen besitzen. In diesem Fall hängt die Stapelhöhe davon ab, was das unterste Werkstück „aushält“. Gleichzeitig muss das System die Teile koordinatengleich absetzen, damit der Stapel nicht kippt.
Der Ofen ist mit einer Breite von 4 m und einer Höhe von 2,5 m ein Gigant. Die Zahl der Werkstücke, die dort hinein gefahren werden können, ist abhängig von deren Gewicht und Abmessungen. Haben die Teile zum Beispiel einen Durchmesser von 60 mm und eine Höhe von 10 mm, dann lassen sich sechzig davon in einer Reihe absetzen.
„Das Handlingsystem zeichnet sich aus durch die intelligente Verbindung mehrerer Technologien“, fasst Kolrep zusammen. „Parallelkinematik, Magnetgreifer und die industrielle Bildverarbeitung arbeiten Hand in Hand.“ Eine maßgeschneiderte Software und eine Datenbank im Hintergrund sorgen für die nötige Intelligenz. Am Ende steht ein flexibles und prozesssicheres Handlingsystem. „Selbst empfindlich dünne Werkstücke werden im Zwei-Sekunden-Takt koordinatengleich mit nur einem Handling gestapelt“, versichert Kolrep.
Susi Stadler Fachjournalistin in Kirchheim/Teck

Zulieferer mit Weitblick
Mit Werken im In- und Ausland und rund 1000 Mitarbeitern ist die SHW GmbH in Aalen ein kompetenter Partner der weiterverarbeitenden Industrie. SHW bietet zukunftsorientierte Produkte für die Automobil-industrie. Das Produktspektrum entwickelt sich aus den Anforderungen des Marktes heraus laufend weiter. Wo die Kombination aus neuen Technologien und metallurgischem Wissen gefragt ist, tritt SHW in Erscheinung. SHW beschäftigt hochqualifizierte Mitarbeiter in der technischen Beratung, in der Produktion und in der Qualitätssicherung. Das Unternehmen hat modernste Fertigungstechniken im Einsatz und entwickelt seine Produktionsverfahren kontinuierlich weiter.
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