Betriebsparameter von Endeffektoren in Metallstanzwerken

Roboterisiertes End-of-Arm-Tooling (EOAT), sogenannte “Endeffektoren,” spielen eine wichtige Rolle, um die Effizienz und Genauigkeit von wichtigen Pick-and-Place- und Spannanwendungen in der Metallstanz- und Metallmontageindustrie zu gewährleisten.


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Im Allgemeinen werden solche Anlagen in zwei Fabrikationsumgebungen eingesetzt::

  • Presswerke - Unter einem Presswerk versteht man eine Fabrikationsumgebung, in der Teile gestanzt werden. Allerdings hat sich die Definition dessen, was ein Presswerk ist, in jüngster Zeit etwas geändert. In herkömmlichen Presswerken praktiziert man das sogenannte “Transferpressen”, das ohne roboterisierte Automatisierung auskommt. Immer mehr Presswerke gehen aber verstärkt zum Einsatz von sogenannten “Tandem-Straßen” über, bei denen Roboter verschiedene Aufgaben übernehmen, die früher von Hand ausgeführt wurden. Die Endeffektoren in einer Tandem-Straße müssen deshalb für den kombinierten Einsatz mit Robotern, oder für die immer häufiger eingesetzten kollaborativen “Cobot”-Anwendungen geeignet sein, bei denen menschliche Bediener neben einem Roboter arbeiten.

  • Rohbauwerke - Im Rohbauwerk werden bereits gestanzte Teile mittels Schweißen, Kleben etc. zusammengefügt. Das Rohbauwerk ist eine robotergestützte Fabrikationsumgebung mit modularen Endeffektorsystemen. Diese sind eigens für die Bedürfnisse von speziellen Anwendungen entwickelt, die zumeist ein präzises Positionieren und Fixieren von Teilen erfordern.

 


Sobald die Betriebsumgebung feststeht, kann das Automatisierungssystem mit Endeffektoren bestückt werden.


Drei zu bewertende Betriebsparameter


 

Bei der Wahl des richtigen Endeffektors müssen drei wichtige Betriebsparameter bewertet und quantifiziert werden:

  • Taktrate - Die konkrete Taktrate unterscheidet sich je nach der Betriebsumgebung. Im Presswerk misst man die Taktrate als Hubfrequenz pro Minute (strokes per minute; spm), was gleichbedeutend ist mit der Anzahl der pro Minute gestanzen Teile. Im Rohbauwerk dienen als Messgröße die Bewegungs- oder Arbeitsabläufe, die das Endeffektorsystem für die Fertigstellung eines Teils ausführen kann. Mit Hilfe moderner digitaler Planungs- und Simulationsmöglichkeiten können die Entwickler von Endeffektoren sogenannte Mehrplatzarbeitsstudien durchführen, um potenzielle Engpässe im Teilebewegungsprozess aufzuspüren. Solche Engpässe können die Entwickler zum Optimieren der Taktrate dann beseitigen, bevor die Anlage in Betrieb geht.

  • Gewicht - Das Teilegewicht spielt eine überaus wichtige Rolle bei der Wahl der passenden Endeffektorlösung. Der EOAT-Entwickler muss berücksichtigen, dass das Tooling möglichst robust und leicht sein muss, damit es ohne vorzeitiges Loslassen oder falsches Absetzen und ohne Erschütterungen zuverlässig funktioniert. Außerdem muss es ohne Ermüdungs- oder Ausfallerscheinungen mehrere tausend Transferzyklen durchführen können.
  • Reichweite - Die Frage, wie weit das EOAT zum Erfüllen seiner Aufgabe ausfahren muss, spielt ebenfalls eine Rolle bei der Wahl der besten Endeffektorlösung. Optimalerweise sollten der Roboter oder die Werkzeuge nur so weit wie nötig ausfahren oder verfahren können. So kann die seitliche Belastung und/oder Gewichtsbelastung des EOAT in Grenzen gehalten werden. Eine möglichst kleine Dimensionierung des EOAT (gleichbedeutend mit einer minimalen seitlichen Belastung) reduziert zudem die Auslenkung und trägt im Endeffekt zu einer Harmonisierung der automatisierten Abläufe und einer Steigerung des Durchsatzes bei.

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