Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Automatisiertes Ablagesystem positioniert Press- und Stanzteile

04.11.2009
Für das geordnete und schonende Ablegen von Press- und Stanzteilen wurde ein automatisiertes Ablagesystem nach dem Baukastenkonzept entwickelt. Dabei konnten mit Hilfe der Simulation wesentliche Entwicklungsschritte bereits im virtuellen Raum vorweggenommen werden.

Mit modularen Systemen lassen sich in der Fertigung viele Prozessschritte besonders wirtschaftlich automatisieren. Der Spann- und Greiftechnikspezialist Schunk geht dabei noch einen Schritt weiter: Bereits ab der Entwurfsphase können Baugruppen und Automatisierungssysteme virtuell simuliert und verbessert werden. Auf diese Weise verkürzen Anwender, Systemintegratoren und Konstruktionsbüros die Entwicklungszeit, vermeiden Schwachstellen und teure Fehlversuche und steigern sowohl die Lebensdauer als auch die Energieeffizienz der Anlage.

Automatisiertes Ablagesystem als universelles Baukastensystem

Ein Beispiel für den Nutzen virtueller Prototypen ist ein Projekt bei Kiwi Automations in Oberkirch. Mit Hilfe von Schunk Engineering wurde ein effizientes, automatisiertes Ablagesystem zum geordneten und schonenden Ablegen von Press-, Stanz- und anderen Serienteilen entwickelt. Entstanden ist so ein universelles Baukastensystem.

Die Qualitätsanforderungen in der Serien- und Massenfertigung sind in den vergangenen Jahren unaufhörlich gestiegen. Immer anspruchsvoller, komplexer und empfindlicher werden die Teile. Zugleich gehören eine makellose Optik und eine hohe Maßhaltigkeit immer häufiger zu den entscheidenden Qualitätskriterien. Speziell in der Serien- und Massenfertigung gewinnt daher das schonende und geordnete Ablegen zunehmend an Bedeutung.

Mit dem kompakten, vielseitig einsetzbaren Ablagesystem lassen sich beispielsweise Press- und Stanzteile selbst bei hohen Taktraten zuverlässig und schonend für die direkte Weiterverarbeitung positionieren und abstapeln. Ver-glichen mit Setzhilfen senkt diese Automatisierungslösung deutlich die Fertigungskosten. Zudem ist kontinuierlich eine schnelle Taktung möglich.

Während früher bei der Entwicklung derartiger Automatisierungssysteme primär manuelle Auslegungen, Excel-Tools und teure Prototypen genutzt wurden, nimmt Schunk wesentliche Entwicklungsschritte bereits im virtuellen Raum vorweg. Die Auslegung von Schrauben, die Betriebsfestigkeit, die Belastungen auf Komponenten sowie Grenzlasten werden mit Hilfe von Software an virtuellen Prototypen simuliert und optimiert.

Simulation spart zwei Entwicklungsstufen ein

Die Simulationen liefern dabei wertvolle Ergebnisse: Sehr anschaulich erkennt man bereits frühzeitig Verformungen, Belastungen und Systemverhalten, kann Varianten vergleichen und Optimierungen durchführen. Das erhöht die Entwicklungssicherheit und erleichtert die Beurteilung der Konstruktion. Vor allem aber spart die virtuelle Produktentwicklung Zeit und Kosten, weil entscheidende Schwachstellen bereits erkannt und korrigiert werden, noch bevor der erste Prototyp gebaut wird. Im Fall des Kiwi-Ablagesystems lässt sich dieser Vorteil ganz konkret fassen: Dank der Simulation konnten zwei Entwicklungsstufen mit noch nicht voll ausgereiften Prototypen komplett eingespart werden.

Schunk Engineering ist ein internes Expertennetzwerk, in dem computergestützte Entwicklungstechnologien (CAE) projektübergreifend koordiniert, effektive Rechenwege genutzt, Erkenntnisse aufbereitet und anschließend wiederverwendbar gemacht werden. So lassen sich beispielsweise Standardberechnungen für die Linear- und Portaltechnik durchführen. Aus dem umfassenden Programm von Linearachsen wird auf diesem Weg die für die Anwendung optimale Achs-Kombination ermittelt.

Mit Hilfe der Simulation ist es möglich, hinreichend steife und haltbare Systeme zu konfigurieren sowie etwaige Schwachstellen zu erkennen und zu vermeiden. So können bereits vor dem Bau der ersten realen Prototypen mit minimalem Aufwand unterschiedliche Varianten geprüft und optimiert werden. Dabei arbeitet Schunk Engineering mit bis zu drei Simulationsstufen:

-Modalanalyse, das heißt Simulation der Schwingungsformen und Eigenfrequenzen zur ersten Beurteilung der Steifigkeit,

-statische oder quasistatische Analyse, das heißt Simulation der Auswirkungen von Lasten, Gewichtskraft oder Beschleunigungen zur Bemessung und Überprüfung der Komponenten,

-transiente Analyse, das heißt Simulation kompletter Zyklen und Abläufe zur genauen Ermittlung der dynamischen Lasten und zur Beurteilung der Lebensdauer.

Steife und schwingungsarme Achskombination

Mit zunehmendem Projektfortschritt entstehen virtuelle Prototypen, deren Aussagen der Realität stets einen Schritt voraus sind. Für ein erstes Simulationsmodell genügt zunächst ein Entwurf der Achskombinationen, das heißt der Achstypen, Abmessungen und Massen. CAD-Daten der umgebenden Konstruktion sind hilfreich, jedoch nicht Bedingung. Im Rahmen einer Modalanalyse werden daraus Eigenfrequenzen und Eigenformen berechnet.

Innerhalb kürzester Zeit lässt sich so eine steife und schwingungsarme Achskombination ermitteln. Dies ermöglicht eine schnelle und sichere Beurteilung des Systems im Hinblick auf eine günstige Kombination von Steifigkeiten und Massen. Das Ergebnis ist ein Linearachsensystem mit minimierter Schwingungsanfälligkeit sowie Steifigkeitsempfehlungen für die umgebende Konstruktion.

In einer zweiten Stufe werden zusätzlich Lasten und kinematische Angaben wie Wege, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen berücksichtigt. Die Simulation zeigt dann Verformungen und Belastungen unter Betriebsbedingungen. Zudem ist es möglich, die Grenzlasten und die Lebensdauer abzuschätzen. Mit Hilfe dieser Ergebnisse lässt sich effizient ein verformungs- und verschleißarmes System konstruieren.

In der dritten Stufe schließlich werden Abläufe als Abfolge kleiner Zeitschritte simuliert. So lassen sich Bewegungen und Verformungen im Betrieb beurteilen. Ermittelt werden dabei die zu erwartenden dynamischen Lastanteile sowie die zyklusspezifischen Belastungshöhen, -orte und -zeitpunkte. Anhand dieser Angaben ergeben sich Aussagen zu Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Systems, so dass die gesamten Abläufe weiter optimiert werden können.

Tandemprinzip verhindert Unterbrechung des Produktionsprozesses

Innerhalb kurzer Zeit entstand auf diese Weise ein Ablagesystem nach dem Baukastenkonzept, das sich schnell an die Anforderungen in unterschiedlichen Branchen anpassen lässt. Die ungerichteten Teile werden von dem System über eine Pufferachse in Reihe gestapelt, die der Übergabelage der zu beladenden Behältnisse entspricht. Anschließend übernimmt ein am Raumportalsystem angebautes Greifersystem die Bauteile von der Pufferachse und legt diese in die vorgegebenen Behältnisse ab.

Alle gängigen Behälter, die sich auf das Maß einer Europalette zurückführen lassen, wie Gitterboxen, Blisterverpackungen und Kleinladungsträger, können von dem Ablagesystem verarbeitet werden. Ein Tandemprinzip ermöglicht den Wechsel der vollen Behälter, ohne den Produktionsprozess zu unterbrechen.

Simulation vermeidet überdimensionierte Systeme

Abhängig von den jeweiligen Anforderungen, vom Bauteil und den zu beladenden Behältnissen werden das Greifersystem und die Pufferzone ausgelegt. Das universell einsetzbare Ablagesystem lässt sich in Aufbau und Funktion sehr einfach an spezifische Anforderungen anpassen und ist zudem jederzeit erweiterbar.

In der Grundausführung AGA 2400-2 verfügt das System über einen Verfahrweg in der X-Achse von 2400 mm, in der Y-Achse von 1220 mm und in der Z-Achse von 900 mm. Die Abmessungen betragen (L × B × H) 4000 mm × 2100 mm × 3500 mm. Das Maximalgewicht der Z-Achsanbindung liegt bei 15 kg. Als Linearachsen kommen hochbelastbare, langlebige und genaue Linearmodule mit Zahnriemenantrieb und Profilschienenführung aus dem System HSB von Schunk zum Einsatz.

Mit Simulation konkrete Konstruktionsvorgaben und -richtlinien erstellen

Die Engineering-Leistungen kommen allen Beteiligten zugute, denn neben den unmittelbaren Vorteilen in der Entwicklungsphase generiert die Simulation weitere Zusatzeffekte: Anwender profitieren von einer langen Lebensdauer und einer dauerhaft hohen Präzision des Systems, weil das Schwingungsverhalten, die Eigenfrequenz und die Stabilität optimiert sind. Mögliche Schwachstellen werden bereits im Vorfeld identifiziert und ausgeschlossen.

Zudem können auf Basis der Simulation konkrete Konstruktionsvorgaben und -richtlinien erstellt werden. Dank der bedarfsorientierten Auslegung gehören aus übertriebenem Sicherheitsdenken überdimensionierte Systeme der Vergangenheit an. Das senkt die Kosten der Module, reduziert das Gewicht der Anlage und den Energiebedarf im laufenden Betrieb. Die virtuelle Produktentwicklung leistet damit zusätzlich einen wichtigen Beitrag zur Kosteneinsparung und zum Schutz der Umwelt.

Jürgen Kolbus ist Branchenspezialist Systemlösungen Automation bei der Schunk GmbH & Co. KG in 74348 Lauffen/Neckar. Dipl.-Ing. (FH) Stefan Kerpe leitet Schunk Engineering.

Jürgen Kolbus und Stefan Kerpe | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/montageundhandhabungstechnik/articles/235733/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Elektrische Spannung: Kaiserslauterer Ingenieure erforschen Versagen bei Kugellagern
28.03.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Modulares Fertigungssystem für Kettenräder
15.03.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten