Rasantes Pick & Place

Titel

Handhabung - Geht es nach den Entwicklern von Schunk, dann brechen mit ihren neuen Pick-&-Place-Units in Kombination mit einem ebenfalls neuen Miniatur-Parallelgreifer neue Zeiten beim Kleinteile-Handling an.

31. August 2010

Wenn Leiterplatten bestückt, Handys montiert oder Einwegspritzen verpackt werden, entscheiden Tempo und damit Taktzeit. Jede Zehntelsekunde zählt. Pick-&-Place-Anwendungen müssen präzise, schnell und zugleich prozesssicher arbeiten.

Einen neuen Benchmark definiert seit Kurzem Greifsysteme-Spezialist für Schunk. Die elektrisch beziehungsweise pneumatisch angetriebenen Pick-&-Place-Geräte des Familienunternehmens sind die derzeit schnellsten am Markt. Bei ihnen lassen sich Linear-, Dreh- und Greifbewegungen mit einem einzigen Befehl erledigen – eine hocheffiziente Kombination, die sich für Anwender in mehrfacher Hinsicht auszahlt.

Ventilbox bringt zusätzliche Power

Wer stets identische Teile montiert, seine Investitionskosten gering halten möchte oder kaum über mechatronisches Know-how verfügt, erhält mit der pneumatisch angetriebenen Pick-&-Place-Unit PPU-P von Schunk eine effiziente Einheit mit enormer Leistung: In der Spitze erreicht sie eine Zykluszeit von 0,63 Sekunden. Darin enthalten sind bereits 2 x 50 Millisekunden Greifzeit.

Möglich wird dieser hohe Output, weil die Entwickler von Schunk die horizontale und vertikale Bewegung miteinander verschliffen und über eine Kurvenrolle zwangsgeführt haben. So können beide früher geschaltet werden, was die Zykluszeiten gegenüber konventionellen pneumatischen Pick-&-Place-Lösungen um etwa 50 Prozent verkürzt. Eine optionale Ventilbox reduziert den Druckluft- und damit den Energieverbrauch und beschleunigt zugleich die Taktung.

Besonders clever gelöst ist bei der PPU-P die Abstimmung mit den vor- und nachgelagerten Einheiten: Mit Hilfe der Ansteuerung kann der Effektor direkt über der jeweiligen Zielposition in Wartestellung gehen, bis die Zufüh-rung respektive die Ablageeinheit bereitstehen. Davon profitieren sowohl Prozesssicherheit als auch Taktung.

Die Pneumatik-Unit gibt es in zwei Varianten: Die kleinere für bis zu 145 Millimeter Horizontalhub, 45 Millimeter Vertikalhub und bis zu einem Kilo bewegter Masse. Die größere für bis zu 210 Millimeter Horizontalhub, 60 Millimeter Vertikalhub und drei Kilo Zusatzmasse.

Zum Ausgleich von Aufbautoleranzen lässt sich der Horizontalhub pro Seite um zwölf beziehungsweise 18 Millimeter anpassen. Zudem können beide Endlagen unabhängig voneinander vertikal um je 15 beziehungsweise 20 Millimeter feinjustiert werden. So lassen sich Höhendifferenzen zwischen Aufnahme- und Ablageposition ohne Zwischenanschlag einfach und schnell ausgleichen.

Greifen, Drehen und lineares Bewegen

Besonders effizient gelöst ist die Einbindung der Aktoren: Mit Hilfe eines Ventilblocks verschmelzen Greifer, Drehmodul und Pick-&-Place-Unit zu einer einzigen Einheit, die über nur eine Luftzuführung versorgt und gesteuert wird. Die integrierte Software regelt sowohl die Bewegung des Auslegerarms als auch der Aktoren, die über bis zu vier Ventile direkt angesteuert werden.

Für einen kompletten Zyklus benötigt die Einheit einen einzigen Befehl der übergeordneten Steuerung. Alles Weitere erledigt sie vollkommen selbstständig. Auch die mechanische Anbindung überzeugt: Mit ihrem Lochbild fügt sich die PPU-P nahtlos in den Baukasten für die modulare Montageautomation von Schunk ein. Zahlreiche Greif- und Drehmodule lassen sich auf einfachste Weise mit ihr kombinieren.

Wie durchdacht das Baukastensystem ist, zeigt die miniaturisierte Greif-Dreh-Einheit RMPG, die speziell für Anwendungen in der Kleinstteilefertigung und -montage konzipiert ist. Bei ihr sind Rotationsmodul und Parallelgreifer miteinander kombiniert.

Die Rotationsmodule mit einem Drehwinkel von 190° und einer Endlagengenauigkeit ±0,05° arbeiten nach dem Zahnstange/Ritzel-Prinzip. Sie sind mit Hydraulikstoßdämpfern ausgestattet und können über den gesamten Schwenkbereich stufenlos eingestellt werden. Das Doppelkolbenprinzip garantiert spiel-freie Endlagen und eine hohe Wiederholgenauigkeit. Aufgrund der Mittenbohrung entfallen auch hier mitdrehende Energielei-tungen. Die Endlagenabfrage erfolgt über integrierte Abfragesets.

Die Parallelgreifer basieren auf den bewährten MPG-Greifern, deren Antrieb mit einer längeren Kolbenstange modifiziert wurde, um sie auf dem Rotationsmodul zu betreiben.

Elektrische Einheit für zusätzliche Flexibilität

Je vielfältiger und anspruchsvoller die Aufgaben sind, desto eher sind beim Pick & Place mechatronische Lösungen gefragt, die sich innerhalb kürzester Zeit an unterschiedliche Teile und Aufgaben anpassen lassen.

Ein solcher Verwandlungskünst-ler ist die PPU-E, die schnellste Pick-&-Place-Unit am Markt. Mit rasanten Zykluszeiten und einer exzellenten Wiederholgenauigkeit

Derart rasante Taktzeiten sind möglich, weil weder Motorkabel noch der Motor der Vertikalachse bewegt werden. Nur der Auslegerarm und die Aktoren sind in Bewegung, was die Effizienz der Einheit deutlich erhöht.

Sämtliche Zuleitungen für Strom, Steuerung, Sensorik und Pneumatik werden an den rückwärtigen, stationären Anschlüssen eingesteckt. Kabelbrüche und Anlagenstörungen sind damit quasi ausgeschlossen.

Die frei programmierbare Einheit ist ausgelegt für einen Horizontalhub von maximal 270 Millimeter, 100 Millimeter Vertikalhub und drei Kilo Handhabungsgewicht. Sie erledigt High-Speed-Montageaufgaben mit hoher Präzision und eignet sich dank Kraftregelung auch für Fügeprozesse, fürs Einpressen und zum Messen von Kräften. Über eine optionale Vakuumschnittstelle lassen sich anstelle von Greifern auch Sauger einsetzen.

Die PPU-E gibt es in unterschiedlichen Ausbauversionen mit bis zu sechs Luft- und Sensorikschnittstellen oder mit einem zusätzlichen elektrischen Drehmodul und zwei Luft- und Sensorikschnittstellen.

Neues Zeitalter in der Kleinteile-Handhabung

Wer bei Pick-&-Place-Operationen maximale Effizienz erreichen möchte, sollte zusätzlich einen Blick auf den neuen Miniatur-Parallelgreifer MPG-plus werfen. Das kompakte Kraftpaket soll laut Schunk ein neues Zeitalter für die Handhabung kleiner Teile einläuten: Die Kombination aus Ovalkolbenantrieb und Wälzführung sorgt für einen enormen Wirkungsgrad und macht den MPG-plus zum derzeit leistungsstärksten Miniatur-Parallelgreifer am Markt. Er verfügt über eine hohe Kraft- und Momentenaufnahme, was sich beim Pick & Place deutlich bemerkbar macht: Um identische Kräfte zu erzielen, genügen kleinere Baugrößen und damit leichtere Greifer. So lässt sich die Taktzeit aufgrund der geringeren Masse verkürzen. Alternativ können schwerere Teile gehandhabt werden.

Um solche Effizienzwerte zu erreichen, haben die Entwickler an mehreren Stellschrauben gleichzeitig »gedreht«. Statt über einen konventionellen runden Kolben wird der MPG-plus über einen Ovalkolben angetrieben. Bei gleicher Greifergröße werden so höhere Greifkräfte erzielt.

Hinzu kommt eine hocheffiziente Rollenführung, die gegenüber einer kugelgelagerten Führung und erst recht gegenüber der Gleitführung einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweist. Zudem wurde die Anzahl der Kreuzrollen erhöht, was die Kraft auf mehr Schultern verteilt. So steigt die Tragfähigkeit der gesamten Führung, der Verschleiß verringert sich und die Lebensdauer des gesamten Greifers profitiert.

Zur Minimierung des Greifergewichtes wurde mit Hilfe der virtuellen Simulation überschüssiges Material am Greifergehäuse eingespart. Im Innern des Greifers kommen leichte Komponenten aus Hochleistungsaluminium zum Einsatz. Über induktive Sensoren oder integrier- und programmierbare Magnetschalter kann der Kleinteilegreifer zuverlässig abgefragt werden.

Um auch beim Schwenken keine Zeit zu verlieren, lässt sich der MPG-plus mit dem Miniatur-Drehmodul SRU 8-14 kombinieren. Diese Schwenkeinheiten sind mit hydraulischen Stoßdämpfern ausgestattet, was die beim Drehen maximal zulässigen Trägheitsmomente deutlich erhöht. Zugleich kann meist auch die Abluftdrosselung zurückgenommen werden, weil die hydraulischen Dämpfer als deutlich bessere Bremsen wirken. So sind extrem kurze Schwenkzyklen möglich. Die Module gibt es optional mit Mediendurchführung, Mittelstellung und wahlweise elastischer oder hydraulischer Dämpfung.

Erschienen in Ausgabe: Sonderheft Motek Spezial/2010