Greifer nach Maß

Schwerpunkt

Greiftechnik – Die kurzen Produktzyklen in der Konsumgüterindustrie erfordern eine schnelle Anpassung der Handhabungssysteme. Ein Baukastensystem zum Aufbau von Vakuum-Endeffektoren reduziert dabei den Aufwand für Konstruktion und Fertigung deutlich.

28. April 2014

Ein Kennzeichen industrieller Verpackungsprozesse ist der häufige Wechsel unterschiedlicher Produktchargen, insbesondere im Konsumgüterbereich. Der Extremfall in der Praxis sind Beutelverpackungen befüllt mit Schüttgut oder Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Nachfüllbeutel für Flüssigseife: Hier müssen oft innerhalb eines Arbeitstages auf einer Maschine verschiedene Beutelformate verpackt werden. In einzelnen Fällen müssen die Maschinen dabei bis zu zehn Varianten eines Beutels verarbeiten und benötigen deshalb zehn verschiedene Formatsätze. Zudem ändert sich eine Beutelverpackung im Durchschnitt alle ein bis zwei Jahre in Form, Farbe, Verpackungsmaterial, Größe oder Füllungsgrad. Die Anwender der Verpackungsmaschinen müssen deshalb ebenfalls immer wieder neue Greifer einsetzen. Die wesentlichen Anforderungen an moderne Verpackungsmaschinen sind deshalb vor allem Schnelligkeit und Flexibilität bei der Anpassung der Greiftechnik an Größe, Form, Gewicht und Haptik der Produkte.

Nach einer Analyse des Vakuumgreiftechnik-Spezialisten J. Schmalz GmbH aus Glatten im Schwarzwald sind konventionell konstruierte Vakuumgreifer jedoch ein Nadelöhr bei der Entwicklung von kundenspezifischen Verpackungsmaschinen. So verursachen Konstruktion und Fertigung eines neuen Greifers durch den Maschinenbauer oder Systemintegrator einschließlich der Wartezeiten erfahrungsgemäß einen Zeitaufwand von einer bis vier Wochen, abhängig auch von der Fertigungstiefe des Maschinenbauers. Wenn die Greiferkomponenten vorrangig zugekauft werden, kann sich die Wartezeit weiter verlängern. Dazu kommt die Zeit für eine eventuelle Optimierung der Vakuumgreifer bei komplexen Werkstücken wie etwa bei wenig befüllten, flexiblen Beuteln.

Die Gründe für diesen großen Zeitaufwand liegen in der Komplexität des Prozesses vom Entwurf bis zur Inbetriebnahme. So erstellt der Maschinenbauer oder Systemintegrator das Angebot an den späteren Maschinennutzer zunächst lediglich auf Basis eines Lastenhefts beziehungsweise einer Prozessbeschreibung, weil zu diesem Zeitpunkt oft noch keine realen oder endgültigen Produktmuster vorliegen. Nach der Auftragserteilung wird dann das Maschinenkonzept detailliert entworfen und die Konstruktion der Maschine angestoßen. Erst dann erfolgt in der Regel die Konstruktion des Vakuum-Greifers.

Tempo durch Module

Einen deutlich schnelleren Weg zum maßgeschneiderten Vakuumgreifer eröffnet Schmalz jetzt mit einem neuen Baukastensystem zum Aufbau von Vakuum-Endeffektoren (VEE) für Verpackungsmaschinen, das den Aufwand für Greiferdefinition und Montage auf lediglich eine Stunde verkürzt. Im Mittelpunkt steht dabei der Gedanke, dass Greifer sofort konfiguriert und modifiziert werden können, anstatt sie aufwendig konstruieren und individuell fertigen zu müssen. Das modulare System ermöglicht die Konfiguration von individuellen Endeffektoren aus bis zu zwölf Sauggreifern mit unterschiedlichen Flanschen und Verbindungselementen mit Hilfe einer intuitiv bedienbaren Online-Konfigurationssoftware im Internet (www.schmalz.com/vee). Die passenden Sauger zur Handhabung der unterschiedlichen Folien- oder Blisterverpackungen, Kartonagen oder gefüllter Beutel und Flow-Wrap-Verpackungen wählt der Anwender aus dem umfangreichen Angebot von Schmalz.

Zur Bedienung genügt es, die Werkstückdaten einzugeben, Saugeranzahl und -größe sowie die gewünschte Greifervariante auszuwählen, die Saugerposition zu definieren sowie zuletzt die Anbindungskomponenten zur Vakuum-Einleitung zu bestimmen. Bei jedem Schritt liefert die Software eine Live-Vorschau des entstehenden Greifers in 3D-Ansicht. Das fertige 3D-Modell lässt sich einfach in bestehende CAD-Programme einbinden. Zusätzlich liefert die Software unmittelbar nach der Konfiguration eine detaillierte Teileliste sowie die technischen Daten des Greifers. Die Vakuum-Experten von Schmalz unterstützen zudem in Zweifelsfällen bei der Ermittlung der bestmöglichen Greiferkonfiguration und übernehmen darüber hinaus die Auslegung des gesamten Systems mit Vakuum-Erzeugung, Systemüberwachung, Filtern, Ventiltechnik und Schläuchen.

Unabhängig von der Art des Produkts greift der VEE Lasten bis 2.000 Gramm und erlaubt Beschleunigungen bis 10 g, wie sie bei typischen Pick-and-Place-Prozessen auftreten. Alle VEE-Elemente sind aus FDA- und BfR-konformem Polyphenylsulfon gefertigt und sind beständig gegenüber alkalischen Reinigungslösungen. Der serienmäßige Schnellwechseladapter verkürzt die Wechselzeiten auf ein Minimum. Die schlauchlose Vakuumverteilung im System reduziert die Gefahr von Leckagen und gewährleistet zugleich einen hohen Wirkungsgrad und kurze Reaktionszeiten. Zudem reduziert das Baukastensystem die Kosten für den Greifer-Bau deutlich. So ermittelten die Greiftechnikspezialisten in einer Beispielanwendung unter der Annahme eines Formatwechsels und einer Änderung des Füllgrads für den VEE-Greifer Gesamtkosten von lediglich 720 Euro vom ersten Handhabungstest bis zur Maschineninbetriebnahme, während bei einem konventionell konstruierten Greifer Kosten von rund 3.700 Euro anfallen.

Auf einen Blick

- Die J. Schmalz GmbH ist ein weltweit führender Anbieter von Handhabungssystemen aus dem Bereich der Vakuum-Technik.

- Einsatz finden die Produkte des Unternehmens zum Beispiel als Greifer an Roboterarmen inder Karosseriefertigung, in CNC-Bearbeitungszentren, als Aufspannlösung für Möbelteile oder beim manuellen Heben unterschiedlicher Produkte, von Kartonagen bis zu Solarmodulen.

- Das Unternehmen beschäftigt am Hauptsitz in Glatten (Schwarzwald) sowie in 15 Niederlassungen im Ausland rund 800 Mitarbeitende.

Erschienen in Ausgabe: 03/2014