Roboteranlagen zur Oberflächenbearbeitung mit Mehrfachkupplungen
Auf Hochglanz gebracht
Roboteranlagen mit werkstück- und werkzeuggeführten Applikationen kommen für vielfältige und komplexe Automatisierungsprozesse zum Einsatz. Bei der automatisierten Oberflächenbearbeitung übernehmen Roboter das Schleifen, Polieren, Entgraten und darüber hinaus verschiedene Serviceleistungen inklusive Be- und Entladen oder Palettieren.
Roboter mit Werkstückträger vor einer Polierstation: Unter dem Werkstückträger sind die verbundenen Kupplungshälften des Multiline-E-Baukastens von Eisele zu sehen. (Bild: SHL AG)
Die Firma SHL hat ihre Produktionsfläche mit einer neuen, 2016 fertiggestellten Applikationshalle um 3.000m2 erweitert, um möglichst mehrere der immer größer und komplexer werdenden Anlagen parallel montieren zu können. Die schlüsselfertigen, individuell konzipierten Roboteranlagen werden bei Kunden aus der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder Luftfahrtindustrie sowie in vielen weiteren Branchen eingesetzt. Sie übernehmen das Schleifen, Polieren, Entgraten und darüber hinaus verschiedene Serviceleistungen inklusive Be- und Entladen oder Palettieren. Das Unternehmen, das u.a. zertifizierte Schleifprozesse im Umgang mit hochexplosiven Aluminiumstäuben ausführt, verfügt über eine eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung sowie ein zertifiziertes Schulungs- und Technologiezentrum. In der knapp 30-jährigen Unternehmensgeschichte lieferte SHL über 2.000 Roboteranlagen an Kunden in aller Welt aus.
Skizze des Roboters ohne Werkstückträger: Seitlich am sechsten Armteil des Roboters ist die Dose aus dem Multiline-E-Programm mittels eines Haltewinkels montiert. (Bild: SHL AG)
Verbindung zwischen Elektrik und Pneumatik gesucht
SHL konzipiert und realisiert für seine Kunden u.a. werkstückgeführte Anlagen. Diese arbeiten mit einem Zuführsystem, das einem Sechsachs-Industrieroboter die Werkstücke in den Arbeitsraum zuleitet. Mithilfe eines Greifsystems greift der Roboter das Werkstück und lenkt es durch die Bearbeitungsstationen, bis der Schleif-, Polier- und/oder Entgratprozess abgeschlossen ist. Anschließend wird das bearbeitete Werkstück wieder abgelegt und ausgeschleust. Auf der Suche nach einer passenden Verbindung an der Schnittstelle zwischen Pneumatik und Elektrik für die werkstückgeführten Anlagen, stießen die Verantwortlichen auf der Motek 2013 auf die Firma Eisele Pneumatics. Das Unternehmen hat mehr als 75 Jahre Erfahrung mit hochwertigen Steckanschlüssen aus Ganzmetall. Zunächst entschied sich SHL für die elektropneumatischen Mehrfachkupplungen der Serie 1871 aus dem Multiline-Programm. Seit Mitte 2015 setzt der Anlagenkonstrukteur bei seinen pneumatisch betätigten Werkstückgreifern, die mit einem manuellen Wechselsystem ausgestattet sind, den Multiline-E-Baukasten für Mehrfachkupplungen und Mehrmedienkupplungen ein.
SHL setzt bei pneumatisch betätigten Werkstückgreifern, ausgestattet mit manuellem Wechselsystem, auch den Multiline-E-Baukasten für Mehrfachkupplungen und Mehrmedienkupplungen ein. (Bild: Eisele Pneumatics GmbH + Co. KG)
Baukastensystem sorgt für Flexibilität
Der Baukasten beinhaltet eine komplett modulare Mehrfach- und Mehrmedienkupplung mit Adaptiveinsätzen. Die Bauteile aus chemisch vernickeltem Aluminium mit runden Grundkörpern bestehen aus Stecker und Dose und sind für härtere Umgebungsanforderungen auch aus Edelstahl erhältlich. Sie sind modular ausgelegt und können verschiedene Schlauchdurchmesser, Anschlusstypen und Medien flexibel integrieren. Auf diese Weise lassen sich in einer Schnittstelle Verbindungen für Pneumatik, Vakuum, Gase, Kühlwasser, Flüssigkeiten und sogar Stecker für Elektro- und Elektronikleitungen zusammenfassen – und damit exakt die Anschlüsse kombinieren, die für die jeweilige Anwendung erforderlich sind. Je nach Medium stehen sie in passend darauf abgestimmten Materialien – Alu, Edelstahl oder Messing – zur Verfügung. Mit ihren einfachen oder doppelten O-Ring-Dichtungen auf der Schlauchseite, sorgen die Adaptiveinsätze für hohe Sicherheit und Dichtigkeit. Das Kuppeln und Entkuppeln ist dabei in kurzer Zeit möglich und lässt sich aufgrund optionaler Absperrfunktion auch unter Druck durchführen.
Die Steckverbindungen werden werkzeugfrei montiert und ermöglichen einen einfachen und schnellen Werkzeug- und Formatwechsel. Bei SHL schätzt man besonders, dass mit Multiline E elektrische Signale und Pneumatik in einer kompakten Kupplung kombiniert werden können. „Für unseren Anlagenbau ist es außerdem besonders wichtig, dass wir mit den Mehrfachkupplungen innerhalb der Grundkörper Kupplungselemente in unterschiedlichen Nennweiten frei kombinieren können. Es gibt eine Vielzahl an möglichen Steckverbindern basierend auf den genormten M12-Rundsteckverbindern: B- und D-codiert, Profinet, A-codiert, fünf- bis zwölfpolig und den M12-Powerstecker zur Elektroversorgung bis 630V. Aufgrund des Steckerkonzeptes müssen sämtliche leitende Verbindungen nicht gelötet oder geklemmt werden. Das hat für unsere Kunden den Vorteil, dass sie im Servicefall in sehr kurzer Zeit ausgetauscht werden können“, erklärt Bernd Schätzle, Arbeitsvorbereitung bei SHL. Die integrierten geometrischen Codierungen in den Gehäusen der Anschlusskomponenten gewährleisten außerdem, dass diese verwechslungs- und verdrehsicher montiert werden. Besonders wichtig ist, dass die Schlauchsteckanschlüsse dynamisch auf Zug und Druck belastbar sind, damit sie im Einsatz der starken Beanspruchung standhalten. Insgesamt sorgen die Mehrfachkupplungen am Front-End der Roboter dafür, dass deren Flexibilität und Prozesssicherheit gesteigert wird, denn auf diese Weise lassen sich Greifer, Werkzeuge und andere Effektoren schnell austauschen.
Größtmögliche Anlagensicherheit
Die Sicherheit der Roboteranlagen von SHL hat höchste Priorität. Und darum ist eine Eigenschaft der Mehrfachkupplungen für die Anlagenkonstruktion unverzichtbar: Sobald Roboter und Werkstückgreifer an der Schnittstelle getrennt werden, riegelt sich die Druckluftversorgung auf beiden Kupplungsseiten aufgrund der optionalen Absperrung in den Adaptiveinsätzen automatisch ab. „Das heißt, dass weder auf der Roboter- noch auf der Greiferseite der Druck unkontrolliert abgebaut wird. Diese Funktion ist für uns sehr wichtig, da sich der Greifer nach dem Trennen vom Roboter nicht mehr bewegen kann. Würde nach dem Abkuppeln Luft ausströmen, könnte sich der Greifer bewegen, das Werkstück würde sich unter Umständen lösen und es könnte somit zu Unfällen kommen“, erklärt Schätzle.
