Ordnung muss immer sein

Geordnetes Zuführen ist mit Palettenwechslern einfach

In einer automatisierten Produktionsanlage stellt die Zu- oder Abführung von Werkstücken durch einen Roboter oder ein Handhabungsgerät einen der wichtigsten Prozesse dar. Ist bei der Zuführung die Ausrichtung oder die Position des Werkstücks ungenau, kann dies zu Störungen im Produktionsablauf führen und die Anlage arbeitet nicht effizient.

Fertig montierte oder bearbeitete Teile kann man einfach in einen Behälter werfen und abtransportieren. Das große „Aber“ kommt beim nächsten wertschöpfenden Prozess, wenn sie mit enormem Aufwand geordnet werden müssen, um sie der Bearbeitung zuführen zu können. Oder sie sind zwar fertig bearbeitet, werden aber in der Kiste verkratzt oder beschädigt.

Um Werkstücke geordnet zu- oder abführen zu können, müssen sie beispielsweise in Paletten gespeichert werden. Diese Paletten, Trays, Blister, Tassen oder Kleinladungsträger (KLT) gibt es in vielfältigen Ausführungen. Für die industrielle Praxis sind vor allem jene Ausführungen relevant, die sich einfach transportieren, stapeln und wiederverwenden lassen.

Reibungsloser Palettenwechsel

Palettenwechsler und Palettenmagazinierer, kurz Autostocker genannt, von Hirata lösen das Zuführen und Wechseln solcher Paletten im Stapel auf wirtschaftliche und zuverlässige Weise. Der Autostocker ist ein kompaktes Gerät, mit dem Palettenstapel zugeführt, jede Palette aus dem Stapel vereinzelt, mit einem Roboter be- oder entladen und erneut aufgestapelt werden können. Die genaue Positionierung und der schnelle Wechsel der Paletten sowie die große Speicherkapazität erfüllen die Anforderungen an eine automatisierte Produktionsanlage. Die typischen Anwendungsbereiche des Autostockers finden sich in der Kleinteilmontage und der Palettierung von Teilen an Kunststoffspritzgieß- und Werkzeugmaschinen.

Bei der Konstruktion des Autostockers wurden wenige Kenngrößen zu Grunde gelegt. Der Größenbereich der Paletten sollte zwischen 400 mm x 300 mm bis 800 mm x 600 mm liegen. Diese Maße leiten sich aus dem Euro-Palettenmaß von 1200 mm x 800 mm ab. Es sollte aber auch möglich sein, das Gerät so anzupassen, dass Zwischenmaße oder Paletten kleiner als 400 mm x 300 mm verarbeitet werden können.

Besonderen Wert wurde auf einen platzsparenden Aufbau und auf baukastenartige Erweiterungsmöglichkeiten mit Puffersegmenten und Andockstationen für Transportwagen oder Flurförderfahrzeuge zum vollautomatischen Betrieb gelegt. Dabei sollte der Mechanik möglichst einfach und preisgünstig sein. Man besann sich auf eine Konstruktion, die bereits Mitte der achtziger Jahre im Hirata-Mutterhaus in Japan entwickelt wurde, überarbeitete und verfeinerte sie.

Von unten nach oben – oder umgekehrt

Zwei Flussrichtungen lassen sich einrichten. Entweder werden die Paletten mit unbearbeiteten Teilen auf ein Transportband aufgegeben und dann von unten nach oben gefördert. Entsprechende Sensoren detektieren die Palette, die Palette wird zentriert und fixiert. Damit haben die Teile eine definierte Position und können von einem Roboter oder Handhabungsgerät gegriffen werden. Solche Geräte lassen sich mit dem von Hirata gepflegten Arbeitsprinzip sehr schmal bauen. In der Basisausführung des Autostockers werden die Stapel der vollen Paletten manuell auf das untere Band aufgeben und der Stapel der leeren Paletten oben vom Lader abgenommen. Reicht die Speicherkapazität von zwei Voll- und einem Leerstapel nicht aus, können weitere Pufferbandsegmente an das Basisgerät angeschlossen werden. Pro Pufferbandsegment kann ein Stapel voller und leerer Paletten gepuffert werden.

Auch eine umgekehrte Flussrichtung ist möglich. In diesem Fall lastet beim Befüllen der Paletten das schwerere Gewicht des vollen Stapels auf der unteren Ebene. Die leeren Paletten werden oben auf den Lader aufgelegt. Diese Flussrichtung der Paletten hat einen weiteren Vorteil gegenüber der ersten. In diesem Fall gehen nur die Toleranzen einer Palette bei der Vereinzelung ein, während im umgekehrten Fall die Toleranzen des Stapels bei der Vereinzelung im Zentrier zum Tragen kommen.

Sind die befüllten Stapel schwerer als 15 kg (bei sehr häufigem Palettenwechsel) bzw. maximal 25 kg (bei gelegentlichem Palettenwechsel), dürfen sie nicht mehr manuell entnommen werden. Dies ist nicht ergonomisch, laut Arbeitsstättenverordnung sogar verboten. In einem solchen Fall kann an das Basismodul eine Andockstation für Transportwagen angebaut werden. je nach Bedarf kann eine halb- oder vollautomatische Übergabe vorgesehen werden.

Effizient in der mannlosen Schicht

Im ersten Einsatzbeispiel handelt es sich um eine Depalettieraufgabe von kleinen bestückten Leiterplatten, die sich in einer 600 mm x 400 mm großen Tiefzieh-Kunststoffpalette aus antistatischem Material befinden. Aufgrund des geringen Teile- und Palettengewichts und der flachen, kleinen Bauform des Werkstücks können genügend Paletten pro Stapel gestapelt werden, um mit dem ökonomischen Basismodul auszukommen. In dieser Anwendung muss der Autostocker nur zweimal pro Schicht mit vollen Paletten beladen werden. Entsprechend müssen die leeren Paletten entnommen werden. Ein Linearachs-Roboter von Hirata entnimmt die Werkstücke der Palette und montiert sie in ein Gehäuse, das auf einem Werkstückträger in die Montagestation befördert wird. Die Zellensteuerung des Linearachsenroboters steuert dabei nicht nur den Bewegungsablauf des Roboters und dessen Greifer, sondern darüber hinaus auch den entsprechenden Abschnitt des Werkstückträger-Transportsystems und den gesamten Autostocker. Dieser arbeitet hier mit einer Palettenflussrichtung von unten nach oben und die Paletten werden manuell be- und entladen. Anstelle des Linearachsenroboters kann auch ein Scara-Roboter eingesetzt werden. In diesem Falle wäre es sogar denkbar zwei Autostocker mit einem Roboter zu bedienen, um zwei verschiedene Teile in die Montagestrecke einzubringen oder jeweils ein Rohteil in den Fertigungsprozess einzubringen und ein Fertigteil zu entnehmen.

Auf alle Fälle die vorgegebene Ordnung beibehalten

Im zweiten Beispiel wird ein mit umgekehrter Flussrichtung arbeitender Autostocker an einer Spritzgießmaschine zum Palettieren der gespritzten Werkstücke eingesetzt. Die leeren Paletten werden auf der oberen Ebene platziert, befüllt und unten als Vollstapel ausgegeben. Hier sind die Paletten kleiner (545 mm x 365 mm) und haben kein standardisiertes Maß. Die Konstruktion des Autostockers wurde entsprechend angepasst. Der Autostocker wird direkt vom Entladeroboter der Spritzgießmaschine bedient, so dass die Steuerung des Autostockers mit einer kleinen Kompakt-SPS erfolgt. Durch ein paar Ein- und Ausgänge ist die Kopplung mit der Steuerung des Roboters bzw. der Spritzgießmaschine schnell realisiert. In dieses Applikation musste die Speicherkapazität für die Paletten so groß sein, so dass es notwendig wurde, zusätzlich zum Basismodul zwei Puffersegmente anzudocken. Somit konnten insgesamt drei Leerstapel und vier Vollstapel im System gespeichert werden.

Wie man sieht, ist das Konzept des Autostockers mit seinen Variations- und Erweiterungsmöglichkeiten ideal für die Verarbeitung von Paletten. Durch seine kompakte Bauform und die horizontal verlaufende Palettenführung ergeben sich eine platzsparende Aufstellung und große Speicherkapazität. In Verbindung mit Scara- oder Linearachsenrobotern von Hirata ermöglicht er nicht nur eine einfache Be- und Entladung von Paletten oder Kleinlastträgern, sondern auch eine schnelle und präzise Handhabung und Montage der Werkstücke.

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