Chamäleon mit tragender Rolle

Automatisch umrüstendes Linearportal

In chaotischer Folge auf wechselnde Abmessungen geschnittene Bleche sind vom Auslauf einer „fliegenden Blechschere“ abzuheben und auf einer Ablagestation zu kommissionieren. Insbesondere bei großen, labilen und schweren Blechen ist das manuell nicht möglich. Deshalb hat die Parker Hannifin EMD Hauser in Offenburg dafür eine extrem flexible Abstapelanlage in Portalbauweise verwirklicht.

04. April 2003

Durch eine spezielle Anordnung gegenläufig oder parallel fahrender Einzel-Portaleinheiten erreicht die Abstapelanlage die gleichen kurzen Taktzeiten wie die Blechschere. Eine Vernetzung über Profibus sorgt für die erforderliche Flexibilität zum automatischen Umrüsten auf die häufig wechselnden Blechabmessungen.

Um ihre Vorfertigung zu minimieren, erwartet eine zunehmende Anzahl an Blechverarbeitern vom Stahlhandel fertig konfektionierte und kommissionierte Bleche. Insbesondere durch die Anwendung von „Tailored Blanks“ in der Karosseriefertigung benötigen Automobilhersteller und deren Zulieferer ein breites Spektrum an Blechen mit unterschiedlichen Dicken und Abmessungen. Um diese wirtschaftlich nach Bedarf, just-in-time, als Einzelstücke oder in kleinsten Serien zu schneiden, müssen Stahlhändler und Vorfertiger besonders flexibel und produktiv arbeiten.

Vom Coil über die Schere zur Kommissionierpalette

Das gelingt mit verketteten, vollständig automatisierten Anlagen. Die Bleche werden vom Coil abgewickelt, gerichtet und auf einer Schere quer geteilt beziehungsweise auch längs gesäumt. Anschließend müssen sie nach dem Auslauf aus der Schere von der Rollenbahn abgehoben und auf Paletten kommissioniert werden. Wegen der kurzen Taktzeiten der Schere und der damit hohen Vorschubgeschwindigkeit auf der Rollenbahn bis 38 m/min muß dies in rascher Folge geschehen. Manuell ist dies eine belastende, rasch ermüdende und monotone Tätigkeit. Speziell bei großen und labilen beziehungsweise auch über 100 kg schweren Blechen ist es manuell nicht zu bewältigen.

Deshalb hat die Parker Hannifin EMD Hauser in Offenburg jetzt einen vollständig automatisierten Portalroboter zum Kommissionieren von Blechen entwickelt. Er ist zum Aufnehmen und Stapeln bis zu 15 m langer, 1,5 bis 16 mm dicker und maximal 4.000 kg schwerer Bleche ausgelegt. Für besonders einfache, rasche und kostengünstige Konstruktion und Realisierung des Portalroboters sorgten die sorgfältig aufeinander abgestimmten Standardkomponenten für Mechanik, Antriebs- und Steuerungstechnik des Offenburger Herstellers.

Einzel-Portaleinheiten parallel oder gegenläufig fahren

Um die von der Blechschere vorgegebenen kurzen Taktzeiten zu erreichen, haben die Handhabungsspezialisten in Offenburg ein spezielles Konzept für die Vertikal- und Horizontalachsen des Portalroboters entwickelt. Diese müssen die Bleche etwa 500 mm vertikal anheben und dann 3.000 mm quer zur Rollenbahn auf die Kommissionierpalette transportieren. Für die vertikalen Bewegungen haben die Offenburger Spezialisten für Handhabungs- und Antriebstechnik ihre Elektro-Hubzylinder „ET100“ beziehungsweise „ET125“, für die horizontalen Bewegungen ihre Zahnriemen-Achsen mit Stahllaufrollen „HPLA 120“ beziehungsweise „HPLA 180“ eingesetzt. Die Linearachsen erreichen bei Beschleunigen bis 4 m/s² Geschwindigkeiten bis 3 m/s. Dennoch dauert ein Arbeits- und ein Rückhub bei kurzen, weniger als 6,5 m langen Blechen zu lange. Die weiteren, kontinuierlich in die Aufnahmestation einlaufenden Bleche würden kollidieren.

Deshalb verfügt der Portalroboter über insgesamt 28 Einzel-Portaleinheiten, die wahlweise alle parallel, einzeln oder zu wenigen gekoppelt gegenläufig arbeiten. Letzteres ist beim Transport kurzer Bleche der Fall. Wenige miteinander gekoppelte Einzel-Portaleinheiten transportieren ein Blech zur Kommissionierpalette, zeitgleich bewegt sich ein zweiter Teil gekoppelter Einzel-Portaleinheiten bereits zurück zur Aufnahmestation. So können auch kurze, nur 1.000 mm lange Bleche bei kurzen Taktzeiten kollisionsfrei aufgenommen, zur Kommissionierstation transportiert und abgelegt werden. Einzelantriebe mit den ausgereiften digitalen „Compax“-Servosteuerungen ermöglichen das flexible Synchronisieren der einzelnen Portaleinheiten über Software in unterschiedlichen Kombinationen. Dafür koppeln die Servosteuerungen über den schnellen Antriebsbus „HEDA“ beziehungsweise über Encoder. Das sorgt für die erforderliche Flexibilität zum Aufnehmen von Blechen mit wechselnden Abmessungen in chaotischer Folge. So können aufeinanderfolgende, nur 1000 mm lange Bleche in rascher Folge ebenso wie 15 m lange Bleche auf die Paletten neben der Rollenbahn kommissioniert werden. Bei ersterem legen die wechselnd arbeitenden Portaleinheiten bis zu 14 Bleche pro Minute auf die Kommissionierpaletten. Bei letzterem arbeiten sämtliche Einzelachsen des Portalroboters zusammen. Besondere Vorteile für dieses Steuerungskonzept hat das breite Spektrum an Antriebs- und Steuerungstechnik des Offenburger Herstellers. Sämtliche Komponenten kommen aus einer Hand. So passen sie perfekt zusammen. Die ansonsten üblichen Schwierigkeiten mit Schnittstellen und dergl. entfallen.

Auch die Greifer lassen sich flexibel auf unterschiedliche Blechabmessungen umrüsten. Insgesamt verfügt der Portalroboter über 196 Vakuum-Sauggreifer. Das ermöglicht das sichere und zuverlässige Aufnehmen von Tränen- und Riffel-, sowie glatten Blechen aus Stahl, Edelstahl und auch Leichtmetallen. Die Greifer sind in 28 Reihen angeordnet. Ein Teil davon befindet sich in einzelnen Reihen an den Einzel-Portaleinheiten, ein anderer Teil zusammengefasst in stabilen Traversen. Erstere nutzt der Portalroboter zum Transport kleiner Bleche, letztere zusätzlich beim Transport langer, schwerer Bleche. Beim automatischen Umrüsten werden die Sauger von den Servosteuerungen COMPAX entsprechend den Abmessungen der aufzunehmenden Bleche zu bzw. abgeschaltet.

Daten zum Umrüsten über Profibus

Der Portalroboter zum Kommissionieren der Bleche ist eine umfassende Automatisierung integriert. Nur so lässt sich eine hohe Produktivität und ein bedienerarmer Betrieb verwirklichen. Damit der Portalroboter kurzfristig auf die jeweils geschnittenen und über die Rollenbahn zugeführten Belche umrüsten kann, kommuniziert er mit den SPS S7-400 (Siemens) der Blechschere bzw. der Rollenbahn über Profibus DP. Darüber erhalten die Servosteuerungen COMPAX Daten über die Länge, die Breite, die Dicke und die Vorschubgeschwindigkeit der jeweils auf der Rollenbahn laufenden Bleche. Zu den Abmessungen der Bleche sind in den Satzspeichern der Servosteuerungen die passenden Bewegungsabläufe bzw. Informationen über die zu koppelnden Einzel-Portaleinheiten gespeichert. Diese werden aufgerufen, abgearbeitet und damit der Portalroboter automatisch umgerüstet. Das dauert nur wenige hunderstel Sekunden. So kann der Portalroboter unterschiedliche Bleche bis zur Losgröße 1 im Wechsel aufnehmen und auf die Paletten kommissionieren.

Auch bei dieser Integration des Portalroboters in die komplette Anlage hat das ausgereifte, umfassende System aus Steuerungs- und Antriebstechnik des Offenburger Herstellers wesentliche Vorteile. Die Servosteuerungen sind modular aufgebaut. So können sie mit unterschiedlichen Schnittstellen, z. B. Profibus, InterBus-S, RS485 und CANopen, ausgerüstet werden und lassen sich problemlos in nahezu beliebige Steuerungsumgebungen integrieren.

Erschienen in Ausgabe: 01/2003