Um seine für Schienenfahrzeuge oder Schiffe gedachten Wellen in eine Messmaschine einzusetzen, bedient sich ZF Friedrichshafen eines Handhabungsgeräts von MT. Dieses ist mit einem Spezialgreifer ausgestattet.
Das Spektrum der Wellen bei ZF ist groß: Die kleinste Welle ist 15 kg schwer, 300 mm lang und besitzt einen Durchmesser von 60 mm. Die größte Welle wiegt 150 kg, ist 1200 mm lang und misst im Durchmesser 280 mm. In jedem Fall aber handelt es sich um Know-how-Teile, die mit einem hohen Bearbeitungsaufwand gefertigt werden. Die sich anschließende Kontrolle der bearbeiteten Getriebewellen muss also in sicheren, maschinen- und materialschonenden Umschlagsprozessen erfolgen. Dazu installierte MT, ein Geschäftsbereich der Lissmac Maschinenbau und Diamantwerkzeuge GmbH, Bad Wurzach, sein pneumatisches Handhabungsgerät Posimat PB 160.
Zu berücksichtigen war, dass die für die Kontrolle vorgesehene Messmaschine nur von vorne zugänglich ist. Auf der linken und rechten Seite befinden sich empfindliche Messeinrichtungen, so dass für das kollisionsfreie Einsetzen der zu prüfenden Wellen wenig Platz bleibt. Zum Vermessen sind die Wellen vertikal in die Messmaschine einzusetzen. Dieses Einsetzen ähnelt aber mehr einem Einfädeln. Bei dieser Feinpositionierung leisten die Nachlaufhemmungen wertvolle Dienste. Sie wirken den Trägheitsmomenten entgegen und verhindern so ein Nachlauf.
Die Wellen werden zwischen vertikal installierten Spannspitzen eingesetzt. Dazu wird die Welle zunächst präzise auf die Spitze des unteren Zentrierdorns abgesetzt, dann ausgerichtet und zum Schluss über die Spitze des oberen Zentrierdorns gespannt. Handhabungsgeräte, die das Gewicht der Wellen kompensieren, bieten bei solchen filigranen Bewegungen eine hohe Sicherheit.
Im Fall von ZF handelt es sich um ein manuell geführtes, pneumatisch arbeitendes Handhabungsgerät. Es ist auf einer Standsäule montiert und mit einem Gegengewicht ausgestattet. Die feste Verbindung mit dem Boden erfolgt über einen Flansch und eine Adapterplatte. Um die Messmaschine zu schützen, sind die Arbeitsräume des Geräts stark eingegrenzt. Es bietet prinzipiell einen Arbeitskreis mit einem Durchmesser von 5200 mm um die Hauptsäule, doch besitzt die Hauptsäule im Fall von ZF eine Dreh- wie auch eine Hubhöhenbegrenzung.
Verstärkte Bremsen in der F1- wie auch der F2-Achse erleichtern das Einsetzen der Welle in die Messmaschine. Wenn die Welle auf dem unteren Zentrierdorn aufsitzt, stellt man die beiden Achsbremsen fest und kann langsam den oberen Zentrierdorn nach unten fahren, bis er genau auf die Mitte der oberen Wellenachse trifft. Erst wenn das Prüfwerkstück oben und unten eingespannt und vollkommen entlastet ist, lässt sich der Greifer per Sicherheits-Zweihandbedienung durch das gleichzeitige Drücken des linken und rechten Öffnungstasters auf dem Bedientableau lösen.
Die Kompensation des Gewichts der unterschiedlichen Wellen erfolgt über einen Pneumatikzylinder, der zwischen der Hauptsäule und dem Hubarm installiert ist. Bei der Aufnahme einer Welle ermittelt die installierte pneumatische Waage schnell das Gewicht des aufgenommenen Werkstücks und steuert den aufzubauenden Gegendruck im Pneumatikzylinder an. Daher muss der Bediener einzig die geringen Trägheitsmomente überwinden, denn die aufgenommene Welle befindet sich in einem schwebeartigen Zustand.
Damit der gesamte Manipulationsprozess sicher abläuft, ist das Handhabungsgerät mit einem Druckerhöher ausgestattet. Zusammen mit einem 10-l-Druckgefäß sorgt dieser für einen Arbeitsdruck von mindestens 6 bar. Bei Ausfall der Druckluftversorgung schließt ein Rückschlagventil die Verbindung zum Druckluftnetz und sorgt dafür, dass sich das aufgenommene Werkstück sicher ablegen lässt.
Der Posimat PB 160 besitzt eine Pushfunktion. Durch Drücken eines Servobediengriffs lässt sich zusätzlicher Druck in den Pneumatikzylinder leiten. Auf diese Weise wird das Heben und Senken der aufgenommenen Last zusätzlich unterstützt.
Auf einem mit Prismenträgern ausgerüsteten Spezialwagen werden die Wellen liegend, so wie sie aus der Bearbeitungsmaschine kommen, zur Wellenmessmaschine gefahren und im Arbeitsbereich des Handhabungsgeräts abgestellt. Dieser Platz ist auf dem Boden entsprechend gekennzeichnet.
Für das bei ZF vorhandene Spektrum an Durchmessern entwickelte MT einen Spezialgreifer, der das Messwerkstück aufnimmt und zum vertikalen Einsetzen um 90° nach oben schwenkt. Dieser musste so konstruieren werden, dass er die schweren Wellen sicher hält und mit seinen Backen nicht zu breit ist, damit er die Welle im vorgegebenen Bereich sicher aufnehmen kann.
Entwickelt hat der Hersteller einen kraftschlüssigen Außengreifer mit Prismenbacken. Eine Backe sitzt fest, die andere schließt und öffnet sich mit Hilfe eines Hydraulikzylinders. Die Versorgung dieses Zylinders übernimmt eine elektrische Hydraulikpumpe, die einen Druck von etwa 120 bar erzeugt. Auch das Schwenken des Greifers um 90° nach oben erfolgt mit einem Hydraulikzylinder. Der Greifer ist so ausgelegt, dass er mit zwei Prismenbackensätzen den gesamten Durchmesserbereich der Wellen erfasst. Der eine Prismenbackensatz nimmt alle Wellen im Durchmesserbereich von 60 bis 200 mm auf, der andere von 200 bis 280 mm. Eine Sicherheitsschaltung verhindert, dass sich der Greifer im Lastzustand weder absichtlich noch unabsichtlich öffnen lässt.
Hermann Högg MT Handhabungs- und Robotersysteme GmbH
Pneumatische Waage liefert Daten für den Gegendruck
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