Transport glanzgedrehter Sportfelgen als sportliche Herausforderung „gesehen“

TRAPO AG: Automatisiertes Depalettieren mit servopneumatischem Greifer

Leichtmetallräder werden eleganter und setzen mit glanzgedrehten Rädern spannende Kontraste zwischen blankem Metall und lackierter Fläche. In der Produktion werden diese zunächst schwarz lackiert, dann ein Teil von Lack und Material abgedreht; so entsteht das glanzgedrehte Rad, das abschließend mit einem zusätzlichen Klarlack geschützt wird.

Auf dem Weg zu diesem additiven Lackiervorgang darf es in keiner Form durch Hände oder äußere Einflüsse kontaminiert werden.

Als Pionier stellte sich das Entwicklungsteam der TRAPO AG der besonderen Herausforderung, mit einer Anlage sowohl liegend als auch stehend palettierte Räder sicher zu depalettieren.

Der servopneumatische Greifer der TRAPO AG depalettiert sensible Räder mit Hilfe modernster Lasertechnologie.

Die kratzempfindlichen, glanzgedrehten Räder werden stehend transportiert, mit weißen Handschuhen angefasst und in die Lackkette eingehängt. Dieser Vorgang wurde von TRAPO automatisiert. Ziel ist die Humanisierung des Arbeitsplatzes, darüber hinaus soll Kontaminierung durch Werker vermieden werden.

Ein eigens entwickelter Greifer fasst mit drei Kunststofffingern sanft in den Reifensitz hinter dem Felgenhorn und legt sie aufs Förderband – ohne Berührung der empfindlichen Designseite, Kratzer sind ausgeschlossen. Dieser Greifer kann sowohl stehende als auch liegend palettierte Räder greifen.

Der zu entwickelnde Greifer musste absolute flexibel sein, da er sich sowohl auf die unterschiedlichen Achsabstände der palettierten Räder als auch auf die verschiedenen Durchmesser automatisch einstellen muss. Dies wurde mit einer Kombination aus Servotechnik und Pneumatik realisiert. Entstanden ist ein hochflexibler servopneumatischer Greifer, der als zusätzliche Achse in die Steuerung des Manipulators integriert wurde.

Der eigens für diese Aufgabenstellung entwickelte Greifer vereint alle anfallenden Aufgaben – auf ein kompliziertes Greifer-Wechselsystem kann verzichtet werden. Infolge spart die Lösung Kosten im Projekt, aber auch bei Wartung, Ersatzteilmanagement, Raumbedarf und Bedienung der Anlage.

Diätprogramm für Lagerhaltung und Serviceleistungen

Da durch die Werkstücke nur ein geringer Eingreifraum zur Verfügung steht, besticht der Greifer durch seine optische Schlankheit, Einfachheit und, da er nur wenige Verschleißteile enthält, ausgesprochene Wartungsfreundlichkeit.

Durch die Entwicklung dieses Greifers konnte auf ein kompliziertes Greifer-Wechselsystem verzichtet werden. Dies sparte einerseits Kosten im Projekt und bringt weitere Vorteile bei Ersatzteilen, Wartung, Raumbedarf und Bedienung der Anlage mit sich.

Über Förderbänder werden die Räder auf Paletten/Rahmen am Depalettierplatz bereitgestellt. Stehende Räder werden auf Rahmen von acht bis 12 Einzelrädern pro Lage angeliefert, liegende nach dem EWPS* System. Die Rahmen für die glanzgedrehten Räder wurden eigens für diese Aufgabe vom Kunden entwickelt.

Dabei wurde größter Wert auf Haltbarkeit, Vermeidung zusätzlicher Verpackungsstoffe wie beispielsweise Folie und Kontaminierung des Felgenhorns gelegt. Weiterhin wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Entwicklungsteam der TRAPO AG die Abstände und Abmessungen des Trägerrahmens kommuniziert.

Um beim automatischen Aufnehmen des Rades von einem Depalettierroboter Beschädigungen und Kontaminierungen am Felgenhorn auszuschließen, ist es notwendig, das Rad in seiner Lage im Raum exakt zu bestimmen. 

**European Wheel Pallet System (EWPS)


Laserscanner macht die Augen auf

Um die Lage des Rades im Raum exakt zu bestimmen, sind zwei Laserscanner im Einsatz.

Die nach dem Glanzdrehen manuell auf den Transportrahmen gelagerten Räder sind in ihrer Lage, in Bezug auf den Rand des Rahmens, unbestimmt, auch kommt es durch das manuelle Auflegen der Räder zu einem Winkelversatz zur Grundfläche des Rahmens. Um die Lage des Rades im Raum exakt zu bestimmen, sind zwei Laserscanner im Einsatz. Ein Laserscanner fährt horizontal über die Lage, anschließend scannt ein weiterer Laserscanner die Lage vertikal. Durch das horizontale Scannen werden die Räder pro Lage, in Bezug auf die Referenzkante sowie die Anzahl und Durchmesser der Räder in der Lage, ermittelt. Durch die Daten des Scans werden in der Größe falsch abgelegte Räder erkannt. Somit können potenzielle Beschädigungen am Greifer und weiterführend an der Lackanlage durch eine falsche Radgröße in der Serie ausgeschlossen werden.

Wird ein solches – als Kuckucksrad bezeichnetes Rad – vom Scanner auf der Palette erkannt, wird diese Palette nicht depalettiert, sondern zur Abnahme durch einen Werker ausgeschleust.

Nach Entfernen des nicht zur Serie gehörenden Rades kann die Palette an der Aufgabe wieder dem Depalettierprozess zugeführt werden.

Durch das vertikale Scannen wird das Rad in seiner Lage in Bezug auf die Grundfläche erfasst. Die gesammelten 3D-Koordinaten der Scanner werden an die Steuerung des Roboters übermittelt. Durch eine permanente Soll-Ist-Wert-Abgleichung wird dank der ermittelten Koordinaten das Rad exakt angefahren, so dass es vom Greifer exakt aufgenommen werden kann.

Dabei wird durch eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen Robotersteuerung und Scansystem ein zeitlich ergonomisches Heranführen des Greifers an das Rad ermöglicht. Beim Scanvorgang wird ein Laserstrahl über die Räderlage geführt – die Laufzeit des Laserstrahls ermittelt die Entfernung zum Objekt. Die einzelnen Bildpunkte fügt ein Softwareprogramm zu einem Oberflächenprofilbild zusammen.

Platz da! Räder sicher geparkt

Im Verlauf des Weitertransports werden die depalettierten Räder auf Einzelstellplätzen der Aufnahme durch einen weiteren Roboter zugeführt. Zu beachten war hierbei, dass die empfindlichen Räder bei einem Stopp nicht aneinanderstoßen dürfen. Dies gewährleistet die bewährte Einzelstellplatztechnologie. Eine Staustrecke puffert in Nebenzeiten – bei Paletten- oder Chargenwechsel – Räder und vermeidet so Stillstandzeiten an der Lackanlage.

Eine Handaufgabe vervollständigt beispielsweise bei nachgearbeiteten Rädern das ganzheitliche Konzept. Diese wird an die Zuführung zum Handling, dem Anhängen an die Vorlackkette, angebunden.

Die Räder, die manuell zum Anhängen an die Vorlackkette aufgegeben werden, durchlaufen eine Messstation, in der sie in der Höhe und im Durchmesser gemessen werden. Dies wird für einen Abgleich mit den erwarteten Raddaten genutzt, um in der Größe falsch aufgegebene Räder zu identifizieren und auszuschließen, dass diese in den nachfolgenden Prozess gelangen.

Die depalettierten Paletten oder Rahmen werden abschließend in Palettiermagazinen zu je 15 EWPS-Paletten oder 30 Rahmen gestapelt und stehen für neue Transportaufgaben bereit.

Auch die Stapelung der Paletten wird mit einem Sensor überwacht. Kommt es aufgrund beschädigter Paletten zu einer Stapelschiefstellung, wird nicht weiter aufgestapelt, sondern der bestehende Stapel ausgeschleust.

Damit die EWPS-Rahmen an der Staplerabnahme aufgenommen werden können, wird nach Erreichen der Stapelhöhe eine Grundpalette unter den Stapel gefahren und die Deckel auf dieser Trägerpalette abgesetzt.

Als Spezialist für FÖRDERTECHNIK, ROBOTERSYSTEME und AUTOMATISIERUNG übernimmt die TRAPO AG Vorreiterrolle. Lösungen, die sich im Alltag bereits bewährt haben, können auf alle Branchen und Produkte angepasst werden.


Visionäre Strategen zwischen Zeit und Raum

Nur eine von zahlreichen, individuellen Lösungen der TRAPO AG, die modulare Förder- und Roboteranlagen plant, entwickelt und installiert. Als Spezialist für FÖRDERTECHNIK, ROBOTERSYSTEME und AUTOMATISIERUNG übernimmt die TRAPO AG Vorreiterrolle – ihre Visionen und Produktionsstrategien prägen Branchen. Lösungen, die sich im Alltag bereits bewährt haben, können auf alle Branchen und Produkte angepasst werden.

Die besonderen, intelligenten Komponenten der Förder- und Handhabungsanlagen werden – inklusive Spezialanwendungen im Reinraum – ausschließlich in den Werkshallen in Gescher-Hochmoor/Deutschland gefertigt.