Wenn Sinterteile fliegen lernen
Prozesssichere Abläufe, minimierte Handhabungskosten, Schnelligkeit und Flexibilität, das sollte das neue Pick & Place System bei der SHW GmbH garantieren. Mit Flexmotion von Faude handhaben intelligente Greifersysteme die Werkstücke fliegend im Zwei-Sekunden-Takt. Dabei werden die Werkstücke entsprechend einem Setzmuster sortiert und gewicht- und geometrieabhängig gestapelt. Ohne Rüstzeiten ist diese Lösung besonders wirtschaftlich.
Bei SHW werden Sinterteile hergestellt, die an Automobilhersteller geliefert werden. Diese Branche ist nicht nur äußerst qualitätsbewusst, sondern auch preissensibel. Deshalb stehen bei der Automatisierung stets die Kosten im Vordergrund. Automatisierungstechnik bedeutet heute nicht nur immer schnellere Taktzeiten zu ermöglichen. Der Trend geht zu flexiblen Lösungen, die Kleinserien handhaben können – oft mit empfindlichen Werkstücken. Am Anfang jedes Produktes, ob Motoren- oder Pumpenteile, steht das Pulver, das beim Grünpressen in komplexe geometrische Formen gefüllt und mit bis zu mehreren Hundert Tonnen Presskraft verdichtet wird. Bei SHW kommen die Grünlinge aus zwei Pressen. Bei Bedarf werden sie im Anschluss nach Kundenwunsch individuell bearbeitet, gefräst, gebohrt und genutet. Erst nach dem Sintern bei rund tausendzweihundert Grad werden die Grünlinge fest und garantieren Qualität ähnlich wie Stahl. Auf dem Weg in den Ofen muss die Handhabungstechnik höchste logistische Anforderungen erfüllen. Da zwei Pressen entweder parallel arbeiten oder einzeln den Ofen füttern, wurde eine flexible Ofenbandbelegung realisiert. Zusätzlich können auch Werkstücke die von einer Bearbeitungsanlage kommen, mit verarbeitet werden. Das heißt, dass das Handling drei verschiedene Stationen überwacht. Um die aus verschiedenen Stationen kommenden Werkstücke zeit-, platz- und kostensparend zu organisieren, setzt SHW auf Flexmotion FHS200. Im Takt von bis zu zwei Sekunden greift das Handlingsystem ein Werkstück bandsynchron ab und setzt es auf ein 16 Meter langes Ofenband aus Stahlgewebe ab. Mehr noch: Dabei werden die Werkstücke entsprechend einem Setzmuster sortiert und Gewicht und Geometrie abhängig gestapelt. Alles in allem verwaltet FHS200 62 Typen unterschiedlicher Werkstücke in jeder Kombination und handelt somit 62 Typen im Quadrat, das 3844 Möglichkeiten entspricht. Ohne Rüstzeiten ist diese Lösung besonders wirtschaftlich für SHW. Ein konventioneller Roboter wäre bei der erforderlichen Schnelligkeit überfordert und SHW hätte für das gleiche Ergebnis in zwei Maschinen investieren müssen. Herzstück der Lösung von Faude ist die Parallelkinematik. Sie ermöglicht eine bisher nicht realisierbare Schnelligkeit. Um Zeit zu sparen und den Wechsel von Werkstücken zu vermeiden, hat Faude speziell für das Handling von unterschiedlichen geometrischen Formen einen Magnetgreifer entwickelt. Vorteil: Die Magnetkraft kann entsprechend dem Werkstückgewicht gesteuert werden. Empfindliche Werkstücke, die beispielsweise bis zu zehn Millimeter dünn sind, können schnell und sicher abgegriffen und abgelegt werden. „Durch das clever gelöste Greifsystem und die kurzen Taktzeiten der Flexmotion ist es uns möglich, das gesamte Teilespektrum ohne Greiferwechsel schnell und flexibel im Linientakt zu handhaben.“, bestätigt Kai-Uwe Kolrep, Projektverantwortlicher bei SHW GmbH, Wasseralfingen. Bei einer Aufgabenstellung wie bei SHW werden an das Handlingsystem verschiedene Anforderungen gestellt: Sehen, denken und lenken. Damit das Faude-System „sehen“ kann, nutzt man eine Kamera als „Auge“ des Systems. Die-se erkennt in welchen Koordinaten das Werkstück ankommt und erfasst die Position der Werkstücke. So kann das System millimetergenau mit individuell festgelegten Positionsdaten greifen. Hinterlegte Datenbanken und spezielle Programme sorgen für die künstliche Intelligenz und das System lernt „denken“. Um Durchlaufzeiten im Ofen zu optimieren sind abhängig von den Werkstücken Setzmuster hinterlegt: Laufen beispielsweise zwei Pressen, wird die Ofenbreite „gedanklich“ halbiert. Für die Grünlinge aus den Pressen stehen dann jeweils zweihundert Millimeter breite Flächen zur Verfügung. Komplizierter wird der Vorgang bei unterschiedlichen geometrischen Formen. Hier ist die Stapelhöhe von der tragbaren Kraft des untersten Werkstücks abhängig. Nicht zu vergessen das koordinatengleiche Absetzen, damit der Stapel nicht kippt. Der Ofen ist mit vier Meter Breite und rund 2,5 Meter Höhe ein Gigant mit einer Geschwindigkeit von sieben Metern pro Stunde. Abhängig vom Gewicht und den Abmaßen können beispielsweise bei einem Durchmesser von sechzig Millimeter und zehn Millimeter Höhe sechzig Werkstücke in einer Reihe abgesetzt werden. Die intelligente Verbindung von Parallelkinematik mit Magnetgreifer und Bildverarbeitung gewährleistet ein schnelles, flexibles und prozesssicheres Handlingsystem. „Empfindlich dünne Werkstücke werden im Zwei-Sekunden-Takt koordinatengleich mit nur einem Handling gestapelt.“, so Kolrep. „Das perfekte Zusammenwirken von Bildverarbeitung, intelligentem Greifsystem und Parallelkinematik macht dies möglich.“, ergänzt der Projektverantwortliche.
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