Flexibles Zuführsystem mit Vibrationseinheit

Schnellere Teilezuführung

Branchen wie die pharmazeutische Fertigung, Automotive, Geräte- und Maschinenbau sowie die Elektronikfertigung und Verpackungslinien kommen heutzutage nicht mehr ohne hohen Automatisierungsgrad aus. In den letzten Jahren lässt sich dabei tendenziell feststellen, dass Bauteile komplexe Geometrien aufweisen und parallel die Anzahl der Teilevarianten zunimmt. Um den steigenden Kosten für die Zuführtechnik zu begegnen, ist ein erster Lösungsansatz ein flexibles Zuführsystem.

Der ZBV-AC-Feeder ermöglicht hohe Teilevielfalt, benötigt keine Umrüstung und bietet kontinuierliche Verfügbarkeit. (Bild: ZBV-Automation GmbH)

Derzeit besteht ein klassisches Zuführsystem aus einem Bunker, der Bauteile als Schüttgut enthält und kontingentweise zu einer Vibrationseinheit weitergibt. Durch das Rütteln der Vibrationseinheit werden die Teile vereinzelt, partiell erfolgt hier bereits eine Lageausrichtung. Eine Kamera ist mithilfe des verbundenen Computersystems in der Lage, verschiedene Bauteile und Bauteilvarianten per Programmierung oder durch Lernen zu erkennen. Sie übergibt die Information an einen Roboter, der die Teile dann greift und an die Montage weiterleitet. In dieser Form erhält der Anwender in erster Lesung bereits ein flexibles Zuführsystem. Doch durch die feste Reihenfolge im beschriebenen Prozessablauf wird der Takt der Montage negativ beeinflusst, weil der Roboter zu hohe Wartezeiten eingehen muss, bis die Teile auf der Abnahmefläche zum Greifen bereitliegen. Die erreichte Flexibilität wird so durch eine Taktverlangsamung oder Erhöhung von Nebenzeiten erkauft. Stellt sich also die Frage, wie sich durch moderne Technik die Taktzeit wieder verkürzen, respektive die Nebenzeit reduzieren lässt.

Die Vibrationsplatte vereinzelt Bauteile. (Bild: ZBV-Automation GmbH)

Entkoppelter Antrieb

Hier setzen die Ingenieure von ZBV an: Vibration ist zwar das passende Mittel, um Teile schnellstmöglich zu vereinzeln, jedes hat aber eigene Charakteristika, wie es auf die Schwingungen der Vibration reagiert. Zudem lässt sich auch das Vereinzeln und Greifen der Teile weitgehend parallel durchführen. Es bestand damit die Aufgabe, höhere Flexibilität und gesteigerte Produktivität gleichzeitig zu erreichen. Die Idee war, den Antrieb zur Vibrationserzeugung von der eigentlichen Vibrationsplatte zu entkoppeln. So lassen sich Frequenz und Amplitude des Impulsgebers parametrieren, wodurch eine produktindividuelle Einstellung des Sortierimpulses möglich ist, der die Bauteile entwirrt und vereinzelt. Das System ist sogar in der Lage, sich auf unterschiedliche Teile selbst einzustellen. Des Weiteren ist es durch diesen Aufbau möglich, die Materialien und Formgebungen der Vibrationsplatte der jeweiligen Sortieraufgabe anzupassen, um in kurzer Zeit die Sortierung, Ausrichtung und Abnahme durch den Roboter mithilfe des Kamerasystems zu ermöglichen. Durch die Entkopplung des Antriebs wird eine Twin-Ausführung des Zuführsystems mit zwei verfahrbaren Platten realisierbar, die reversierend über den Impulsgeber gefahren werden. In dieser Form wird zeitgleich auf einer Platte befüllt, vereinzelt und sortiert, während auf der anderen Platte inspiziert und abgenommen wird. Somit erhält der Anwender mit einem Twin-System einen verdichteten Prozessablauf bestehend aus folgenden Schritten:

• • Teile als Schüttgut in Bunker
• • Bunker fördert Teile auf Vibrationsplatte
• • Vibrationsplatte 1 vereinzelt Teile
• • Roboter greift von Vibrationsplatte 2 bereits vereinzelte Teile
• • Vibrationsplatte 1 verfährt in Abnahmeposition für den Roboter
• • Vibrationsplatte 2 verfährt in Vereinzelungsposition.

Der ZBV-AC-Feeder bringt seine Eigenschaften wie hohe Teilevielfalt, kein Umrüstungsbedarf bei Teilewechsel und kontinuierliche Verfügbarkeit in vollautomatisierten Anlagen, an teilautomatisierten Handarbeitsplätzen, bei Inspektions- und Sortieraufgaben effizienzsteigernd und damit kostensparend an. Prozessrelevante Daten und Informationen gelangen über entsprechende Vernetzung im Sinne von Industrie 4.0 zum Prozessleitsystem. Die Bedienung und Programmierung erfolgt über die Leitwarte oder über das Touchpanel am System.

Für das Teilehandling übergibt hier ein Epson-Scararoboter die Federn an eine Montagestation. (Bild: ZBV-Automation GmbH)

Ein Lösungsansatz

Trotz Handarbeit und aufwendiger Vorsortierung ist bislang in der Pharmaindustrie keine zufriedenstellende, dauerhaft funktionsfähige Automatisierung eines Prozesses, in dem Spiralfedern der Montage zugeführt werden, möglich. Das hat zur Folge, dass die Anlage nicht die gewünschte Leistung erreicht und häufig hohe Zusatzkosten für Fehlerbehebung entstehen. Durch den AC-Feeder in Single-Ausführung als Kernkomponente ist ZBV in der Lage, eine Problemlösung zu bieten. Vom Konzept her besteht der Lösungsansatz aus einer Vorvereinzelung, die bereits 80 bis 90 Prozent der Federn entwirrt und vereinzelt, gefolgt von einer kurzen Förderstrecke, die die Federn an den Feeder übergibt, der die restliche Vereinzelung der verbliebenen schwierigen Fälle, wie massiv verhakte Federn, realisiert. Hier setzt unmittelbar die Kameraerkennung und der Abgriff mittels Epson-Scararoboter an, der die Federn der Montagestation übergibt. Die Prototypen-Fertigungslinie hat bereits gezeigt, dass sich die Federn nicht nur sekundenschnell entwirren, sortieren und ausrichten lassen, sondern zusätzlich in der Lage ist, die bisherige aufwändige Vorsortierung zu ersetzen. Durch die Kompaktheit der Anlage ließe sich außerdem Platz in der Produktionshalle einsparen. Im Produktiveinsatz ließen sich mit diesem System ebenfalls Kosten reduzieren, da sich zum einen die Leistung an Teilen pro Minute bereits beim Prototyp erheblich steigern und der Anlagenstillstand sowie Wartungsaufwand und Fehlerbehebungen entsprechend verringern lassen.