Bleche stapeln im Zwölf-Sekunden-Takt

Der schräg liegende Zuschnittstapel wird an der Übernahmeposition vom Greifer des Robotersystems erfasst...
Präzises Handling Bleche
stapeln im
Zwölf-Sekunden-Takt
Die hier beschriebene automatische Zuschnittstapelanlage steigert die Flexibilität bei der Herstellung von Weissblechdosen erheblich. Dadurch können auch kleinere Losgrössen wirtschaftlich
produziert werden. Zentrale Funktionen dieser Anlage erfüllen ein Handlingsystem und diverse
Antriebe von Berger Lahr.
D
osen aus Weissblech gehören seit
Jahrzehnten zu den selbstverständlichen Produkten des täglichen Lebens. Der einzelne Konsument
interessiert sich dabei natürlich eher für
den Inhalt als für die Dose selbst. In der
Autor
Martin Wohlgenannt
Technischer Fachredakteur BR
Pfarrer-Moosbrugger-Strasse 8
AT-6850 Dornbirn
Tel. 0043 5572 313 583, Fax 0043 5572 313 584
[email protected]
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Regel ist er sich auch kaum bewusst, dass
es ohne eine hochwertige Dose meist
überhaupt nicht möglich wäre, ihm das
gewünschte Produkt zur Verfügung zu
stellen. Dabei werden in Dosen nicht nur
Lebensmittel aller Art über Jahre hinweg
konserviert, sondern verschiedenste Produkte zum Kunden gebracht, zum Beispiel
Farben, Lacke, Schmiermittel, Autozubehör, Klebstoffe, Kosmetika, Aerosole usw.
Eine besondere Herausforderung ist
das Fertigen kleinerer Losgrössen. Um
wirtschaftlich zu sein, erfordert dies eine
hohe Flexibilität der Produktionseinrich-
tungen. Einen wesentlichen Beitrag zur
hohen Flexibilität leistet ein von Langhans
Innotec GmbH in Eggersriet SG entwickelter Abstapler für Dosenzuschnitte. Dieser
ermöglicht das wirtschaftliche Anlegen
von Pufferzwischenlagern für die Zuschnitte.
Lasersensoren überprüfen Winkligkeit der Zuschnitte
Die Zuschnittstapelanlage ist im Produktionsablauf direkt nach der WinkelRollenschere positioniert. Schon in ihrem
Einlaufbereich kontrollieren zwei Laser-
electronics
nachfolgende Greiferbewegung, bei welcher der Zuschnittstapel in einer programmierbaren Legeordnung auf der Palette
abgelegt wird. Nach jedem Ablegevorgang misst ein Lasersensor am Greifer die
neue, aktuelle Stapelhöhe, sodass er beim
nächsten Ablegevorgang genau diese
Höhe wieder anfahren kann. Die Anlage
ordnet auf diese Weise pro Minute Stapel
mit bis zu 1000 Zuschnitten auf der Palette an. Die Legeordnung ist völlig frei programmierbar. Der gesamte Handlingvorgang vom Fassen des noch schrägen
Zuschnittstapels über das Horizontalausrichten bis zum Ablegen läuft innerhalb
einer Taktzeit von zwölf Sekunden ab.
Bisher musste diese anstrengende und
eintönige Arbeit von Bedienpersonen manuell durchgeführt werden. Trotzdem
musste das Personal pro Arbeitsschicht
acht bis zwölf Tonnen Blech aus der Rollenschere nehmen, exakt gerade richten
und stapeln. Wegen der messerscharfen
Kanten bestand hohe Unfallgefahr.
Sie sparen
30 Sek.pro Kabel
1. Programm wählen
2. Kabel positionieren
3. Drucken und Umwickeln.
Fertig in 5 Sekunden.
Greiferkonstruktion positioniert
Blechpakete auf 0,2 mm genau
Die Kraft für das Fassen der Blechzuschnitte wird durch zwei Federn aufgebracht, während die Öffnungsbewegung
des Greifers pneumatisch erfolgt. Deshalb
bleibt der Blechstapel auch bei einem Ausfall der Druckluftversorgung in festem
Griff. Da die Greiferkonstruktion 25 kg
prx.ch S84_1d
sensoren die Winkligkeit der Zuschnitte.
Bei einer Überschreitung der zulässigen
Toleranzen würde die Rollenschere sofort
gestoppt. Die nebeneinander aus der Rollenschere kommenden Zuschnitte werden
am Einlauf der Zuschnittstapelanlage von
Trennblechen separiert und zwischen diesen zu etwa 30 mm dicken Zuschnittstapeln gesammelt. Die Stapelhöhe wird
durch einen Zählsensor geregelt. Da die
Bleche zwischen 0,13 und 0,3 mm dick
sind, kann ein einziger Stapel weit über
200 Zuschnitte umfassen. Wenn die erforderliche Anzahl erreicht ist, werden die
Stapel vom Zuschnittanschlag freigegeben
und pneumatisch zum Anschlag an der
Greifer-Übernahmeposition weitergeschoben. Ein Sensor überwacht, dass die Zuschnittstapel beim Vorschieben exakt in
der Übernahmeposition zu liegen kommen.
Bei der Stapelbildung laufen die Zuschnitte je nach Grösse mit einer Schräge
von 8 bis 25° zwischen den Trennblechen.
Dieser schräg liegende Zuschnittstapel
wird an der Übernahmeposition vom Greifer des Handlingsystems erfasst und in
einer Ausrichtstation abgelegt, wo er mit
Hilfe exakter Referenzflächen horizontal
ausgerichtet wird. Der inzwischen ebenfalls in die horizontale Lage geschwenkte
Greifer erfasst nun den Zuschnittstapel
aufs Neue. Danach fährt die Abrichtstation zur Seite und macht Platz für die
Kabelkonfektion:
Schärer+Kunz AG
Hermetschloostr.73
Postfach 757
CH-8010 Zürich
...und in einer Ausrichtstation abgelegt, wo er mit Hilfe exakter Referenzflächen
horizontal ausgerichtet wird
Tel. 044 434 80 80
Fax 044 434 80 90
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Der in die horizontale Position geschwenkte Greifer erfasst den Zuschnittstapel aufs
Neue und legt ihn in einer frei programmierbaren Legeordnung auf der Palette ab
Die innovativen Leiterplattenklemmen aus Wemid setzen
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nach Bedarf: Entweder können
Sie kleinere Klemmen bei
gleicher Leistung nutzen – das
Design wird kompakter. Oder
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ein deutliches Plus an Sicherheit. So bleiben Sie kühl, wenn
wiegt und die Zuschnittstapel bis zu 22 kg
schwer sein können, hat das Handlingsystem eine Masse von 47 kg zu bewegen.
Dabei positioniert es selbst bei zur Gänze
ausgefahrenen Achsen die Zuschnittpakete mit einer Wiederholgenauigkeit von
±0,2 mm problemlos. Da der Greifer dazu
innert kurzer Zeit auf G eschwindigkeiten
bis zu 1,2 m/s beschleunigt werden muss,
treten Beschleunigungen von bis zu 2 g
auf.
Der Greifer ist Bestandteil eines dreiachsigen kartesischen Portalhandlingsystems Typ PR-8/3 von Berger Lahr. Der
Roboter wurde samt Kabelschlepp und
Anschlussklemmenbox für Endschalter
und Bremsenansteuerung vormontiert.
Vom Prinzip her erlaubt das Portalhandlingsystem in der X-Achse (Laufrichtung
der Zuschnitte) einen Verfahrweg von
950 mm, in der Y-Achse (Querrichtung)
von 1105 mm und in der Z-Achse (vertikal) von 900 mm. Eine vierte Achse wird
durch die Schwenkbewegung des Greifers
gebildet, die je nach Schrägstellung des
Blechstapels eine exakte Schwenkstellung
im Bereich bis zu 30° anfährt.
Die gesamte Zuschnittstapelanlage besteht aus einem Aluminiumprofilsystem
und ist 2300 mm breit und 2600 mm lang.
Bedingt durch die Z-Achsenführung erreicht ihre Gesamthöhe etwa 2600 mm.
Servomotor und Ansteuerung – ein
abgestimmtes System
Das Dreiachs-Portalhandling-System
von Berger Lahr wird von AC-SynchronServomotoren aus der Reihe SER mit Pla-
es heiß wird.
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Dosenfertigung: Kleine Losgrössen wirtschaftlich produzieren
Am Beginn der Dosenproduktion steht in aller Regel die Winkelrollenschere. Je nach Durchmesser und Höhe der Dosen haben die Zuschnitte unterschiedlichste Formate. In den Herstellungsstrassen von Grossserien gelangen diese Zuschnitte sofort nach der Rollenschere zum nächsten
Produktionsschritt, bei dem sie gerollt und zu einem Zylinder zusammengeschweisst werden. Da
kleinere Losgrössen häufige Umstellungen erfordern, wäre der Produktionsablauf in dieser Form
ökonomisch nicht rentabel. Aus diesem Grund wird auf der Rollenschere die wirtschaftlich erforderliche Menge gleichartiger Zuschnitte hergestellt, aber nicht sofort der Schweissanlage zugeführt, sondern auf Paletten zwischengestapelt. Aus diesem Stapel werden bei Bestellung kleinerer
Losgrössen die Zuschnitte der weiteren Verarbeitung zugeführt. Mit der dadurch gewonnenen
Flexibilität ist der Hersteller in der Lage, seine Abnehmer innerhalb von vierundzwanzig Stunden
nach Bestellung zu beliefern.
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BAUGRUPPEN
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Die Zuschnittstapelanlage zwischen der
Winkelrollenschere und Dosenschweissanlage schafft die erforderliche Flexibilität,
um die bedarfsgerechte Kundenbedienung auf wirtschaftlich attraktive Weise
zu bewältigen.
Langhans Innotec GmbH verfügt speziell in der Metallverpackungstechnik über
zwanzig Jahre Erfahrung. Neben diesem
Bereich ist das Unternehmen auf den Sondermaschinenbau in verschiedenen Branchen spezialisiert. Ausser Maschinen für
Metallverpackungen gehören dazu auch
zum Beispiel Frucht- und Nusskäseschneidautomaten und andere anspruchsvolle
Sondermaschinen. Ihre Entwicklung,
Konstruktion, Montage, Funktionstests
und Inbetriebnahme erfordern enge Zusammenarbeit mit Kunden und Lieferanten. Unerlässlich ist auch eine enge,
partnerschaftliche Zusammenarbeit bei
der Steuerungsentwicklung, die in diesem
konkreten Fall bei Autrol GmbH, einem
Spezialisten für Automation-Control-Engineering, durchgeführt wurde. Ebenso
bewährte sich die enge Zusammenarbeit
mit Berger Lahr, dem Hersteller des Achsen- und Antriebssystems.
M E C H AT R O N I K
Partner von der Entwicklungsphase
bis zur laufenden Produktion
I
Greifer die Trennblechabstände und die
neue Position der Zuschnittstapel sowie
die Höhe der Palette, auf der die Stapel
abzulegen sind. Zur Teach-Funktion gehört auch, dass in einer Gabellichtschranke nach jedem Formatwechsel die korrekte
Dimension der Zuschnitte kontrolliert
wird.
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und flexibel, zuverlässig
und preiswert, verschleissund wartungsfrei.
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netengetriebe angetrieben. Die Permanentmagnete der Motoren bestehen aus
Neodym-Eisen-Bor und zeichnen sich
deshalb durch eine besonders hohe Leistungsdichte aus. Sie erreichen Impulsdrehmomente bis zum Vierfachen des
Stillstandsmomentes und auch bei hoher
Überlast besteht keine Gefahr der Entmagnetisierung. Die Motoren sind standardmässig mit einem SinCos-Gebersystem ausgestattet.
AC-Synchron-Servomotor-Module erreichen nur bei optimal abgestimmter
Ansteuerung ihre bestmögliche Leistung.
Aus diesem Grund werden sie von einem
Lexium-05-Servo-Antriebsverstärkersystem angesteuert. Über eine ProfibusSchnittstelle steuert dieser sowohl alle
vier Achsen des Handlingsystems als
auch alle pneumatisch angetriebenen
Bewegungen der Anlage an. Im Antriebsverstärker sind Bauteile und Funktionen wie zum Beispiel «Power Removal» (sicherer Halt) bereits integriert. Da
damit zum Beispiel ein unbeabsichtigtes
Starten des Motors verhindert wird, lässt
er sich in das Sicherheitssystem von Maschinen integrieren. Ebenfalls bereits
standardmässig integriert ist ein Bremswiderstand.
Die Zuschnittstapelanlage verfügt über
eine Teach-Funktion. Diese wird nach jedem Formatwechsel durchgeführt, bei
welchem der Operator die Distanz der
Trennbleche einstellt und mit den Höhen
und Breiten der Zuschnittstapel abstimmt.
Der Steuerungs-Algorithmus arbeitet auf
Basis der im Teach-Lauf erfassten Werte.
Bei diesem erfasst der Lasersensor am
KONFEKTIONIERUNG
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Tel. ++ 41 ( 0 ) 44 877 50 11
www.bibus.ch
Detailansicht der Zuschnittstapelanlage
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