SCARA-Roboter

Woher kommt die Entwicklung von SCARA-Robotern?

Bereits Mitte der siebziger Jahre fand Professor Makino in Japan heraus, dass in der Regel 80% der Fügebewegungen gradlinig von oben erfolgen und, dass der benötigte Arbeitsraum in etwa der Reichweite eines menschlichen Arms entspricht, wenn das Produkt montagefreundlich gestaltet ist. Die Lösung, die Professor Makino aufgrund seiner Untersuchungen fand, war bestechend einfach. Vier Achsen genügten, um ein Teil im Raum zu jeder gewünschten Position zu bewegen und zu fügen.

Wie sieht die Roboterkinematik aus?

Bei der Konstruktion der Roboterkinematik wird der menschliche Arm in sehr vereinfachter Form nachgebildet. Für die Positionierung in der horizontalen Ebene werden  zwei durch Drehgelenke verbundene Hebel, die vom Aufbau dem Schultergelenk und Oberarm sowie dem Ellenbogengelenk und dem Unterarm entsprechen verwendet. Die dritte Achse ist als Linearachse ausgebildet und zwar in Form einer Pinole, die an der Spitze der Ellenbogenachse befestigt ist und nach unten herausfahren kann. Diese Achse ist die Vertikal- oder Z-Achse, an deren unterem Ende der Greifer befestigt ist und der zum Fügen der Teile dient. Die vierte Achse ist die W- (Wrist) oder Hand-Achse, sie dreht die Z-Achsenpinole um ihre Mittelachse, um so die Orientierung des Greifers zu bewerkstelligen.

Was bedeutet SCARA?

SCARA ist eine Abkürzung und steht für Selective Compliance Assembly Robot Arm und bedeutet soviel wie selektiv ausgleichender Montageroboter. Damit ist eben die Nachgiebigkeit der Horizontalachsen beim vertikalen Fügen zu verstehen. 

Welche Vorteile hat der SCARA gegenüber anderen Kinematiken?

Vorteile sind neben der im Verhältnis zu seinem Arbeitsraum kleinen Standfläche auch die hohe Steifigkeit des Roboterarms in vertikaler Richtung. Dadurch kann er je nach Modell Einpresskräfte bis zu 200 N aufnehmen, ohne dass er dauerhaft Schaden erleidet. Im Übrigen ist die Mechanik des SCARAs wesentlich robuster gegenüber kleineren Kollisionen als die von Knickarmrobotern mit ihren empfindlichen Getrieben in der fünften und sechsten Achse. Die hohe Horizontalgeschwindigkeit des SCARAs und die dadurch kurzen Pick- und Placezeiten sowie seine große Wiederholgenauigkeit, die im allgemeinen je nach Armlängen bei ±0,02 mm bis ±0,05 mm liegen, zeichnen ihn ebenfalls aus. Durch den zentralen Standfuß und der Freischaltung der Achsen ergibt sich eine unkomplizierte, schnelle und gute Zugänglichkeit an die Peripherie für Wartungs- und Einrichtarbeiten. Außerdem besitzt er eine wartungsarme Antriebsmechanik. Die beiden Hauptachsen sind wartungsfrei, wenn die eingesetzten Harmonic-Drive-Getriebe eine Dauerfettfüllung haben. Nur die Z/W-Achse, die aus einer Kombination aus Keilschaftwelle mit eingeschliffener Kugelumlaufspindel besteht, muss von Zeit zur Zeit gefettet werden. Darüber hinaus ist nur die Spannung der Zahnriemen, die die Bewegungen der Motoren auf die Welle übertragen regelmäßig zu kontrollieren.  

Wie wird das Problem des Verkantens beim Fügen gelöst?

Für das häufig beim Fügen von Teilen auftretende Problem des Verkantens der beiden zu fügenden Teile birgt die SCARA-Kinematik eine verblüffende Lösung. Nachdem der Roboter mit seinen Achsen die horizontale Position oberhalb des Zielpunktes angefahren hat, werden die Motoren der Schulter-, Ellenbogen- und Handachse stromlos geschaltet, nur die Positions-Encoder bleiben unter Spannung und registrieren eine mögliche Veränderung der Achspositionen. Jetzt beginnt die Z-Achse ihre Fügebewegung nach unten auszuführen. Die zwangsgeführte Linearbewegung der Achse ergibt eine optimale Fügebewegung, die sich positiv auswirkt. Jedoch kommt es aus Toleranzgründen oft vor, dass es einen kleinen Versatz in der X-Y-Ebene zwischen den beiden zu fügenden Teilen gibt. Sind nun an den Teilen Fügeschrägen angebracht, gleicht sich der Versatz passiv durch den Roboter aus, weil die Horizontalachsen des Roboters nachgeben können. Aus diesem Verhalten der Roboterachsen leitet sich nämlich auch der Name des SCARA-Roboter ab.  

Wie sieht der Bewegungsablauf aus?

Der SCARA wurde entwickelt, um Werkstücke in einer möglichst kurzen Zeit von der Bereitstellungsposition zum Montageort zu bringen und sie geradlinig vertikal von oben zu fügen. Das bedeutet aus der Sicht der Steuerungstechnik, dass die Achsen des Roboters eine zeit- und wegoptimierte Bewegung ausführen müssen. Einen solchen Ablauf erhält man, wenn die Achsen eine Punkt-zu-Punkt-Bewegung ausführen. Dabei kann die Bahn zwischen Start- und Zielpunkt, auf der sich der Greifer bewegt, durch den Programmierer nicht beeinflusst werden. Um einen aus der Sicht der Dynamik eleganten und optimalen Bewegungsablauf zu erhalten, starten und stoppen Schulter- und Ellenbogenachse gleichzeitig. Der Roboter "übersteuert“ quasi die gedachte Gerade zwischen Start- und Zielpunkt, je nach dem wo die Punkte im Arbeitsraum liegen Dadurch bewegt sich der Greifer auf radienförmigen oder elliptischen Bahnen zwischen Start- und Zielpunkt.  

Was passiert, wenn der Bewegungsablauf (radienförmigen oder elliptischen Bahnen zwischen Start- und Zielpunkt) nicht beachtet wird?

Durch Unkenntnis oder Missachtung dieser Tatsache werden oft Peripheriegeräte mit Störkanten im Schwenkbereich des Armes aufgebaut, die die Bewegung des Roboter dann behindern. So kann es leicht zu Kollisionen kommen und es müssen Verschleifpositionen einprogrammiert werden, um das Hindernis zu umfahren. Das wirkt sich natürlich äußerst negativ auf die Taktzeit aus. Daher gilt als oberste Prämisse: Bei hochgezogener Vertikalachse muss sich der Roboterarm völlig frei innerhalb seines möglichen Arbeitsbereiches bewegen können. Störkonturen von Peripheriegeräten oder der Schutzumzäunung sind zu vermeiden bzw. in die hinteren beiden Schenkel des Arbeitsbereiches zu legen. 

Worauf muss bei der Anordnung und Festlegung der anzufahrenden Positionen noch beachtet werden?

Man muss wissen, dass die vertikale Achse (Z-Achse) die langsamste Achse des Roboters ist. Sie muss bei einem Pick- und Place-Zyklus den Weg viermal zurücklegen, während der horizontale Weg nur zweimal zurückgelegt wird. Daher sollte man versuchen, den Z-Hub klein zu halten. Außerdem ist zu empfehlen, dass dabei die Z-Achse nicht vollständig ausgefahren wird, denn bei einer weit nach unten ausgefahrener Z-Achse reagiert diese auf Querkräfte am Greifer empfindlicher und die erzielbare Genauigkeit ist schlechter. 

Was ist bei der Gestaltung der Roboterperipherie zu beachten?

Man sollte versuchen die anzufahrenden Positionen in der horizontalen Ebene so zu legen, dass Schulter- und Ellenbogenachse vom Start- zum Zielpunkt in die gleiche Richtung drehen. Dadurch ergibt sich eine Summierung der Winkelgeschwindigkeiten der einzelnen Achse und eine kürzere Zykluszeit als bei gegenläufiger Bewegung bei gleichem Abstand.

Diese Empfehlung ist jedoch in den meisten Fällen nicht realisierbar, da Peripheriegeräte konstruktive Merkmale und geometrische Gegebenheiten aufweisen, die nicht beeinflusst werden können. Bei den meisten Anbietern von SCARA-Robotern liegen die Positionen, die für die Bestimmung der Referenzzykluszeiten verwendet werden, optimalerweise im äußeren Bereich des Arbeitsbereiches.  

Wie erhält man die zu erwartenden Taktzeiten?

Will man sich bei der Planung des Robotereinsatzes über die zu erwartende Taktzeit klar werden, sollte eine Taktzeitstudie anhand eines konkreten Layouts durchgeführt werden. Auf keinen Fall sollten Zeiten aufgrund von Winkelgeschwindigkeiten und Drehwege berechnet werden. Selbst Simulationsprogramme weisen in der Regel einen Fehler von 10% bis 15% auf. 

Was ist bei der Gestaltung und Anbringung des Greifersystems zu beachten?

Es sind zwei wichtige Aspekte zu beachten. Meistens betrachtet der Konstrukteur nur das Greifer- und Werkstückgewicht und vergleicht sie mit den angegebenen Spezifikationen. Das Handhabungsgewicht wirkt sich hauptsächlich auf das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten der Schulter- und Ellenbogenachse aus und hat wesentlichen Einfluss auf die Vertikalachse. Oft liegt jedoch das Greifergewicht immer unterhalb der Kapazität des Roboters. Viel entscheidender ist das Massenträgheitsmoment des Greifers, das auf die Hand-Achse des Roboters wirkt. Die Leistung des W-Achsenmotors ist meistens nicht besonders groß, da aus Gründen einer optimalen Dynamik das Gewicht und die Größe des Motors klein gehalten wird. Bei der Drehung des Greifersystems um die W-Achse beeinflusst das Massenträgheitsmoment die Lageregelung. Solange das Greifersystem konzentrisch zum Mittelpunkt der W-Achse angebracht ist, hält sich das Trägheitsmoment in verträglichen Grenzen. Wird der Greifer jedoch asymmetrisch zum W-Achsendrehpunkt angebracht, nimmt das Massenträgheitsmoment aufgrund des Steinerischen Satzes quadratisch mit dem Abstand zu. Werden noch zusätzliche steife Kabel und Pneumatikschläuche an das Greifersystem herangeführt, kann das erlaubte Trägheitsmoment schnell überschritten werden. Die Folge ist ein Überschwingen oder Vibrieren der Achse, was wiederum zu Zykluszeitverlust führt. 

Wie sollte das Untergestell für den SCARA aussehen?

Bei der Konstruktion des Untergestells hinsichtlich Struktur, Größe und Gewicht sollten die Angaben der Hersteller beachtet werden. Geschweißte Untergestelle mit einer 20 bis 30 mm starken Stahlplatte und einem Gewicht von 300 bis 500 kg bieten in der Regel genügend Masse, um die dynamischen Kräfte, die bei den Horizontalbewegungen des Roboters entstehen, aufzunehmen. Bei Aluminiumprofilkonstruktionen sollten vertikale Profile mit einer Seitenlänge von mindestens 100 mm x 100 mm eingesetzt werden. Außerdem ist darauf zu achten, dass die verwendeten Profil-Verbinder die dynamischen Kräfte auf Dauer übertragen können, ohne sich zu lockern. Wird eine Aluplatte verwendet, auf die der Roboter aufgeschraubt wird, sollte diese eine Stärke von 30 mm aufweisen. Bei Alu-Gestellen empfiehlt es sich das Gestell an mindestens zwei diagonal liegenden Punkten mit dem Boden zu verdübeln. Ist dies aus baulichen Gründen nicht möglich, muss ggf. eine zusätzliche Stahlplatte im unteren Bereich des Gestells eingebaut werden. Stabile und schwingungsdämpfende Maschinengestellfüße sind außerdem zu empfehlen.

Ganz wichtig ist, dass der Robotertisch mit einer Maschinenwasserwaage (0,2 mm auf 500 mm) ausgerichtet wird. Peripheriegeräte, die nicht auf oder am Untergestell befestigt sind, sollten mit diesem massiv verbunden werden, wenn der Roboter dort Positionen anfahren muss. Damit wird einer möglichen Positionsdrift durch Erschüttungen, Stöße oder Temperatur vorgebeugt. Die Schwingantriebe der Rütteltöpfe und Linearstrecken sollten jedoch nicht oder nur über Dämpfungsglieder mit dem Untergestell verbunden werden, da die Vibrationen sich negativ auf die Motorregelung des Roboters auswirken. 

Wie sieht eine sinnvolle Anordnung der Peripherie aus?

Oft wird der Arbeitsbereich des Roboters durch ungeschickt angeordnete Peripheriegeräte schlecht zugänglich. Das Teachen von Positionen wird erschwert und Wartungsarbeiten am Roboter und an der Peripherie sind nur mühsam durchführbar. Am besten platziert man die Zuführungen von Teilen wie Vibrationswendelförderer, Stangenmagazine oder Paletten jeweils in den beiden Schenkel des Arbeitsbereiches. Die Position des Montagenestes bzw. Werkstückträgers legt man vorne in die Mitte des Arbeitsbereiches. Dadurch können auch mehrere Roboterstationen nebeneinander in Linie aufgestellt werden und der Bediener kann bequem alle Punkte im Arbeitsbereich erreichen. Um einen Maschinenstillstand beim Nachfüllen von Teilen zu vermeiden, sollte sich z.B. der Nachfüllbunker bzw. Sortiertopf außerhalb der Schutzumzäunung des Roboters befinden. 

Für welche Einsatzbereiche ist die SCARA-Kinematik ungeeignet?

Nicht einsetzen sollte man den SCARA-Roboter zum Be- und Entladen von Pressen, Werkzeug- und Spritzgussmaschinen sowie anderen Vorrichtungen, wenn der gesamte Roboterarm geradlinig horizontal in Maschinenöffnungen hinein- und herausfahren muss und es dabei auf kurze Taktzeiten ankommt. Solche horizontalen Linearbewegungen führt er im Verhältnis zu seinen schnellen Punkt-zu-Punkt-Bewegungen relativ langsam aus. Ebenso sind lineare oder zirkulare Bahnbewegungen, wie sie z.B. beim Auftragen von Klebstoffen nötig sind, am äußeren oder inneren Grenzbereich des Arbeitsraumes zu vermeiden, da hier die Arme eine sehr ungünstige Stellung zueinander haben und dadurch die Bahntreue sehr stark abnimmt bzw. die Bahngeschwindigkeit inkonstant wird.  

Linearachsensysteme

Gibt es fertige Standardsysteme?

Freiprogrammierbare Linearachsensysteme werden in der Regel als Baukastensystem angeboten. Das heißt, der Anwender kann sich aus einer Reihe von Achsmodellen das passende System zusammenstellen. Dabei sind die Anzahl der Achsen, Hublängen, Geschwindigkeit, Handhabungsgewicht und Positioniergenauigkeit die Auswahlkriterien.

Welche Antriebe werden eingesetzt?

Es werden unterschiedliche Antriebskonzepte angeboten wie Spindel, Zahnriemen, Zahnstange oder Linearmotor. Die meisten Achsen haben einen steifen rohr- oder kastenförmigen Querschnitt.  

Was ist kostengünstiger, SCARA- oder Linearachsenroboter?

Beim Kostenvergleich zwischen Linearachsen- und SCARA-Robotern wird vorausgesetzt, dass die Roboter in etwa den gleichen Arbeitsbereich überstreichen und mit der gleichen Antriebstechnologie arbeiten. Aufgrund des Baukastenprinzips hat das Linearachsensystem bei einer ein- und zweiachsigen Kinematik einen deutlichen Preisvorteil. Bei drei- und vierachsigen Modellen nähert sich der Preis relativ schnell an den eines SCARA-Roboters an. Nur bei sehr kleinen Hüben um 300 mm x 300 mm ist der Linearachsenroboter noch günstiger, darüber bietet der SCARA-Roboter den besseren Preis. In puncto Betriebskosten hat der SCARA die wartungsärmere Antriebsmechanik. Die beiden Hauptachsen sind wartungsfrei, während bei dem Linearachsensystem die Spindel und die Führungen regelmäßig gefettet werden müssen. Die Z/W-Achse, die aus einer Kombination aus Keilschaftwelle und eingeschliffener Kugelumlaufspindel besteht, unterliegen bei beiden Kinematiken der Wartung. 

Welche Zykluszeiten können mit Linearachsenrobotern realisiert werden?

Zyklus- und Taktzeiten sind beim Linearachsensystem abhängig vom Antriebskonzept. Zahnriemengetriebene Achsen sind sehr schnell, haben aber in punkto Positionier- und Wiederholgenauigkeit schlechtere Kennwerte. Achsen mit Linearmotorantrieb weisen eine hohe Dynamik und Genauigkeit auf, sind jedoch im Vergleich zu üblichen Rotationsmotoren und Spindelantrieben erheblich teurer. Bei einem herkömmlichen Spindelantrieb können Geschwindigkeiten von bis zu 2.000 m/s erreicht werden, die Positionier- und Wiederholgenauigkeiten sind vergleichbar mit denen bei Linearmotoren. Bei kurzen horizontalen Verfahrwegen von weniger als 100 mm sind Linearachsenroboter mit Spindelantrieb und SCARA-Roboter etwa gleich schnell. Erst bei großen Strecken hat der SCARA-Roboter die Nase vorn. 

Was ist bei der Anordnung der anzufahrenden Positionen zu beachten?

Egal welche Kinematik man einsetzt, bei der Anordnung und Festlegung der anzufahrenden Positionen sollte man immer beachten, dass die vertikale Achse (Z-Achse) die langsamste Achse des Roboters ist. Sie muss bei einem Pick- und Place-Zyklus den Weg viermal zurücklegen, während der horizontale Weg nur zweimal zurückgelegt wird. Daher sollte man versuchen, den Z-Hub klein zu halten. Außerdem ist zu empfehlen, dass dabei die Z-Achse nicht vollständig ausgefahren wird, denn bei einer weit nach unten ausgefahrener Z-Achse reagiert diese auf Querkräfte am Greifer empfindlicher und die erzielbare Genauigkeit ist schlechter. 

Was muss beim Handhabungsgewicht beachtet werden?

Ein- und zweiachsige Linearachsensysteme können in der Regel höhere Handhabungsgewichte verkraften als ein zweiachsiger SCARA-Roboter. Erst bei drei- und vierachsigen Linearachssystemen sinkt unter Umständen das nutzbare Handhabungsgewicht rapide. Der Grund liegt darin, dass als Z-/W-Achseneinheit meistens die gleiche Einheit wie bei den SCARA-Robotern verwendet wird. Daher ist bei der Gestaltung des Greifersystems und dessen Anbringung an der Z-Achse des Roboters einiges zu beachten. Das Handhabungsgewicht wirkt sich hauptsächlich auf das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten der X- und Y-Achse aus und hat auch einen wesentlichen Einfluss auf die Vertikalachse. Meistens betrachtet der Konstrukteur nur Greifer- und Werkstückgewicht und vergleicht sie mit den angegebenen Spezifikationen. Oft liegt das Greifergewicht dabei noch unterhalb der Kapazität des Roboters und ist dadurch unproblematisch.  

Wie wirkt sich das Massenträgheitsmoment des Greifers aus?

Das Massenträgheitsmoment des Greifers wirkt auf die Hand-Achse des Roboters. Die Leistung des W-Achsenmotors ist meistens nicht besonders groß, da aus Gründen einer optimalen Dynamik das Gewicht und die Größe des Motors klein gehalten wird. Bei der Drehung des Greifersystems um die W-Achse beeinflusst das Massenträgheitsmoment die Lageregelung. Solange das Greifersystem konzentrisch zum Mittelpunkt der W-Achse angebracht ist, hält sich das Trägheitsmoment in verträglichen Grenzen. Wird der Greifer jedoch asymmetrisch zum W-Achsendrehpunkt angebracht, nimmt das Massenträgheitsmoment aufgrund des Steinerischen Satzes quadratisch mit dem Abstand zu. Werden noch zusätzlich steife Kabel und Pneumatikschläuche an das Greifersystem herangeführt, kann das erlaubte Trägheitsmoment schnell überschritten werden. Die Folge ist ein Überschwingen oder Vibrieren der W-Achse. 

Wie muss das Untergestell eines Linearachsenroboters aussehen?

Bei der Konstruktion des Untergestells hinsichtlich Struktur, Größe und Gewicht sollten die Angaben der Hersteller beachtet werden. Im Vergleich zum Untergestell für einen SCARA-Roboter muss das Untergestelle für ein Linearachsensystem aus zwei Gründen wesentlich stabiler ausgeführt werden. Erstens wird eine größere Masse bewegt und zweitens liegt der Schwerpunkt eines Linearachsensystems bzw. -roboters höher als beim SCARA-Roboter. Am besten eignet sich eine Rahmenkonstruktion, die in ihren horizontalen Abmessungen etwa dem Arbeitsbereich des Linearachsensystems entspricht. Geschweißte Untergestelle mit einer 20 bis 30 mm starken Stahlplatte und einem Gewicht von 500 bis 600 kg bieten in der Regel genügend Masse, um die dynamischen Kräfte, die bei den Horizontalbewegungen entstehen, aufzunehmen. Bei Aluminiumprofilkonstruktionen sollten vertikale Profile mit Querschnitten von mindestens 100 mm x 100 mm eingesetzt werden. Außerdem ist darauf zu achten, dass die verwendeten Profil-Verbinder die dynamischen Kräfte auf Dauer übertragen können, ohne sich zu lockern. Wird eine Aluplatte verwendet, auf die der Roboter aufgeschraubt wird, sollte diese eine Stärke von 30 mm aufweisen. Bei Alu-Gestellen empfiehlt es sich das Gestell an mindestens zwei diagonal liegenden Punkten mit dem Boden zu befestigen. Ist dies aus baulichen Gründen nicht möglich, muss gegebenenfalls eine zusätzliche Stahlplatte im unteren Bereich des Gestells eingebaut werden. Stabile und schwingungsdämpfende Maschinengestellfüße sind ebenfalls zu empfehlen. Ganz wichtig ist, dass der Robotertisch mit einer Maschinenwasserwaage (0,2 mm auf 500 mm) ausgerichtet wird.  

Können Peripheriegeräte einfach neben dem Untergestell aufgestellt werden?

Peripheriegeräte, die nicht auf oder am Untergestell befestigt sind, sollten mit diesem massiv verbunden werden, wenn der Roboter dort Positionen anfahren muss. Damit wird einer möglichen Positionsdrift durch Erschüttungen, Stöße oder Temperatur vorgebeugt. Die Schwingantriebe der Rütteltöpfe und Linearstrecken sollten jedoch nicht oder nur über Dämpfungsglieder mit dem Untergestell verbunden werden, da sich die Vibrationen negativ auf die Motorregelung des Roboters auswirken. 

Wie sieht die sinnvolle Anordnung der Peripherie aus?

Im Gegensatz zum SCARA-Roboter ist die Zugänglichkeit bei einem Linearachsensystem bzw. -roboter eingeschränkt. Denn an einer Seite der Anlage befindet sich die feststehende X-Achse, die am Untergestell befestigt ist. Bei der Planung sollte darauf Rücksicht genommen werden. Um einen Maschinenstillstand beim Nachfüllen von Teilen zu vermeiden, sollte sich z.B. der Nachfüllbunker bzw. Sortiertopf außerhalb der Schutzumzäunung des Roboters befinden und die Bedienseite der feststehenden X-Achse gegenüber liegen. Im Gegensatz zum SCARA-Roboter bewegt sich ein Linearachsensystem zwangsläufig geradlinig. Dadurch ist die Bahnsteuerung mit linearer und zirkularer Interpolation steuerungstechnisch wesentlich einfacher zu beherrschen. Dadurch sind Bahntreue und Bahngeschwindigkeit in allen Bereichen des Arbeitsraumes konstant. Daher eignet sich der Linerachsenroboter auch gut zum Be- und Entladen von Pressen, Werkzeug- und Spritzgussmaschinen sowie anderen Vorrichtungen, wenn der Roboterarm geradlinig horizontal in Maschinenöffnungen hinein- und herausfahren muss und es dabei auf kurze Taktzeiten ankommt.

Autostocker

Wo werden Autostocker eingesetzt?

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. Um Werkstücke geordnet zu- bzw. abführen zu können, müssen sie z.B. in Paletten gespeichert werden.

 Die Palettenmagazinier und -wechsler von Hirata, kurz Autostocker genannt, lösen das Zuführen und Wechseln solcher Paletten im Stapel auf wirtschaftliche und zuverlässige Weise. Die typischen Anwendungsbereiche des Autostockers finden sich in der Kleinteilmontage und der Palettierung von Teilen an Kunststoffspritzgieß- und Werkzeugmaschinen. 

Welche Palettengrößen können verarbeitet werden?

Der Größenbereich der Paletten liegt zwischen 400 mm x 300 mm bis 800 mm x 600 mm liegen. Auch Zwischenmaße oder Paletten kleiner als 400 mm x 300 mm sind möglich. Der Maschinenkörper des Autostockers besteht aus Aluminiumprofilen, so dass die Konstruktion leicht an die verschiedenen Palettengrößen angepasst werden kann. 

Wie funktioniert der Autostocker?

Innerhalb des Maschinenkörpers werden die Palettenstapel auf zwei horizontalen Ebenen transportiert. Auf der unteren Ebene ist ein Doppelgurtband montiert, auf dem die Stapel mit unbearbeiteten Paletten aufgegeben werden. Das Transportband mit Seitenführung bringt den Stapel zu einem Lift. Dieser hebt den gesamten Stapel nach oben auf die zweite Ebene. Eine Zentriereinheit zentriert und fixiert jetzt die oberste Palette des Stapels. Hierfür muss die Palette über eine Außenkontur verfügen, die es erlaubt die Palette horizontal und vertikal formschlüssig aufzunehmen. Ist die Palette fixiert, fährt der Lift wieder soweit nach unten, bis eine pneumatisch arbeitende Schieberplatte unter die jetzt vereinzelte Palette fahren kann. Jetzt ist die Palette vereinzelt und bereit durch einen Roboter oder ein Handhabungsgerät entladen zu werden. Ist die Palette bearbeitet, öffnet sich die Zentrierung, die Palette setzt auf der Schieberplatte auf und die Schieberplatte fährt die Palette um etwas mehr als die Palettenlänge nach hinten. Sobald sich der Schieber nicht mehr im Liftbereich befindet, beginnt sich der Lift zu heben und die nächste Palette wird vereinzelt. Zur gleichen Zeit, wenn also der Schieber in seiner hinteren Stellung angekommen ist, senkt sich die Ladermechanik ab, um die bearbeitete Palette wieder aufzustapeln.  

Wie erfolgt die Be- und Entladung des Autostockers?

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. Durch die baukastenartige Erweiterungsmöglichkeiten mit Puffersegmenten und Andockstationen für Transportwagen oder Flurförderfahrzeuge ist auch der vollautomatischen Betrieb möglich. 

Was bedeutet „umgekehrte Flussrichtung“?

Um bei einer Befüllung der Paletten das schwerere Gewicht des vollen Stapels auf der unteren Ebene zu haben, gibt es den Autostocker auch mit umgekehrter Palettenflussrichtung. Das heißt, auf den Lader oben werden leere Paletten aufgelegt. Der Lader ist so modifiziert, dass er die unterste Palette vereinzelt auf die Schiebeplatte ablegen kann. Der Schieber bringt die leere Palette nach vorne zum Zentrierer. Dieser übernimmt sie formschlüssig und der Schieber fährt wieder zurück. Sobald der Schieber aus dem Bereich des Lift herausgefahren ist, fährt der Lift nach oben und unterschützt die Palette. Während die Palette befüllt wird, vereinzelt der Lader die nächste leere Palette auf die Schieberplatte. Ist die Palette befüllt öffnet sich die Zentrierung, der Lift fährt ein Stück nach unten und die nächste Palette wird vom Schieber nach vorne gebracht. Auf diese Weise entsteht auf dem Lift wieder ein Stapel mit vollen Paletten. Ist der Stapel groß genug, fährt der Lift mit dem Stapel ganz nach unten und setzt ihn auf das Transportband ab.  

Bis zu welchem Stapelgewicht kann manuell be- und entladen werden?

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 laut Arbeitsstättenverordnung verboten. In einem solchen Fall kann an das Basismodul eine Andockstation für Transportwagen angebaut werden. Hier wird der Stapel automatisch auf den Transportwagen befördert. Die Übergabe an ein Flurförderfahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung ist ebenfalls möglich. Ist auch der Leerstapel zu schwer für die manuelle Beschickung oder soll er per Flurförderfahrzeug an den Autostocker geliefert werden, kann mit einem weiteren Liftmodul zwischen Andockstation und Basismodul der Leerstapel auf das Niveau des Laders gebracht werden.