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Geniale Ideen umsetzen

17. August 2015, 14:54 Uhr | Von Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Roboterhand für Pharmazulieferer

Die Verantwortlichen der Theo Hillers GmbH waren auf der Suche nach einer Lösung für die Handhabung von Filtersieben und deren Angüssen, angedockt an ein Angussentnahmegerät, oft auch Angusspicker genannt. Das gewünschte Teil mit standardisierter Automatisierungstechnik zu produzieren erwies sich allerdings aus mehreren Gründen als sehr schwierig:
- Weitere Nutzung des vorhandenen Angusspickers
- Viele kleine Kavitäten auf engstem Raum
- Begrenzter Raum
- Ein Maximalgewicht der Roboterhand von circa 500 g
- Reduzierung der Gesamtkomplexität

Die ASS Maschinenbau GmbH nahm sich dieser Aufgabenstellung an. Bei der bisherigen Lösung hat der Angusspicker über ein zweiachsiges Linear-Handling mit zusätzlicher Schwenkachse den Anguss entnommen und die Filtersiebe als Fallteile auf ein Förderband abgeworfen. Mit dem neuen Herstellungsprozess indes sollte es gelingen, die Prozesssicherheit zu optimieren und den Ausschuss zu minimieren, weil die Filtersiebe nicht mehr als Fallteile behandelt werden müssten: Eine saubere Entnahme und Ablage auf einem Förderband waren also zwingende Zielvorgaben.

Für die Umsetzung bestanden zwei Optionen: entweder ein neues Linear-Handling mit Aluminiumroboterhand zur Entnahme oder eine Lösung, um die bestehende Handling-Einheit weiter zu nutzen – aus Kostengründen die bevorzugte Herangehensweise.

Roboterhand mit zwölf Andockstellen

Die bei der Firma ASS Maschinenbau kurz „PA Forming“ genannte additive Fertigung bot den am besten geeigneten Lösungsansatz, denn sie ermöglichte die weitere Nutzung des vorhandenen Systems beim Kunden. Die Ingenieure haben, da die Produkte über ein Vakuum mit Saugern entnommen werden, vor der eigentlichen Konstruktion des Greifers entsprechende Tests durchgeführt: Die Roboterhände mussten über das erzeugte Vakuum acht beziehungsweise zwölf Kavitäten ansaugen und auch halten können. Diese Tests ergaben, dass die zwölffache Roboterhand (Bild 4) vier Luftkreise für je drei Artikel und die achtfache Roboterhand vier Luftkreise für je zwei Artikel benötigte.

Anhand der erarbeiteten Ergebnisse wurden die Luftführungen entsprechend in die CAD-Daten integriert. Die innenliegenden Luftführungen bieten in der Anwendung den Vorteil, dass kein zusätzliches Gewicht für Luftschläuche anfällt und dass die Roboterhand wesentlich aufgeräumter und damit weniger komplex ist; zudem sinkt dadurch die Wartungszeit. Um weiteres Gewicht einzusparen, wurden die Anbindungen für die Vakuumsauger ebenfalls direkt in die Roboterhände konstruiert, anstatt wie bisher Adapter aus Messing zu verwenden. Außerdem ist so ein unkomplizierter Wechsel der Sauger möglich. Die ASS Maschinenbau kombinierte nun die Anzahl der Kavitäten, die Luftführungen, die Anbindung an das Linear-Handling und die Entnahmevorrichtungen so, dass die Grenzen von Gewicht und Platz eingehalten werden und die Roboterhände zugleich stabil und sicher vor Ermüdungsbrüchen sind.

Nach Abschluss der umfangreichen Planungen erfolgte die eigentliche Fertigung innerhalb nur einer Nacht im Schichtbauverfahren. Zum Einsatz kam dabei eine EOSINT P 390 des Herstellers EOS. Nachdem die CAD-Daten überspielt waren, nutzte die Maschine ihren Laser, um das Bauteil Schicht für Schicht aus Kunststoffpulver aufzubauen. Nach Entnahme und Reinigung von überschüssigem Polyamid wurden Vakuumsauger, Anschlüsse für die Luftzuführung, die Greifzange und die benötigten Anschlusskomponenten montiert: Die fertige Leichtbau-Roboterhand war bereit zur Inbetriebnahme.

Bei einem Durchmesser von fast 250 mm und einer Bauhöhe von etwa 110 mm wiegt die Roboterhand aus Polyamid weniger als 400 g und konnte so problemlos mit der Greifzange für den Anguss ergänzt werden. „Bereits unmittelbar nach Inbetriebnahme der additiv gefertigten Roboterhand konnten ablagebedingte Fehler an den Filtersieben nicht mehr beobachtet werden”, lobt Tobias Klinkhammer, Leiter Spritzgießfertigung der Theo Hillers GmbH. „Diese Lösung abseits der konventionellen Systeme aus Aluminiumprofilen hat unsere Erwartungen im Handling und unser Ziel, den Ausschuss zu reduzieren, erfüllt.”