Schunk WSG: Variable Greifer mit Grips

Mechatronische Greifmodule als Schlüssel zur Flexibilisierung: Mechatronische Greifmodule gelten als Schlüssel zur Flexibilisierung der Produktionsautomation. Am Beispiel eines Nutzentrenners für Leiterplatten wird deutlich, welche Potenziale in den feinfühligen und intelligenten Alleskönnern von Schunk stecken und wie sich diese schon heute wirtschaftlich erschließen lassen.

Die vereinzelten Leiterplatten können in definierter Winkellage sowohl auf ein Transportband als auch auf eine Palette abgelegt werden.

Die vereinzelten Leiterplatten können in definierter Winkellage sowohl auf ein Transportband als auch auf eine Palette abgelegt werden.

Vier Varianten zu Auswahl

Die intelligenten Schunk Mechatronikgreifer der WSG Baureihe gibt es in insgesamt vier Varianten:

Als WSG 50 kann er entweder über Ethernet TCP/IP, Profibus, CAN-Bus oder über acht virtuelle digitale I/Os angesteuert werden. Um die Inbetriebnahme via Profibus zu erleichtern, ist zusätzlich ein Profibus-Monitor integriert.

Zusätzlich zur Basisversion WSG 050-110 mit einem Hub von 55 mm pro Finger gibt es die Langhubversion WSG 050-210 mit einem Hub von 110 mm pro Finger. Bei beiden lassen sich Greifkräfte zwischen 5 N und 80 N realisieren.

Der WSG 32 wiederum baut bereits deutlich kompakter und wurde speziell für die Handhabung kleiner und mittlerer Teile konzipiert. Seine vollständig abgedeckten Führungen ermöglichen eine einfache Reinigung. Über einen Ethernet-Anschluss ist auch er direkt netzwerkfähig. Optional kann er mit einer CAN-Bus-Schnittstelle ausgestattet werden. Sein Hub pro Finger beträgt 34 mm, die Greifkraft liegt zwischen 5 N und 50 N.

Der WSG 25 schließlich rundet die Baureihe nach unten ab. Er ist der kleinste intelligente Greifer am Markt, der über Ethernet TCP/IP angesteuert werden kann.

Ob Klimaanlage, Car-to-Car-Kommunikation oder drehzahlgeregelte Wasserpumpe – die Anzahl elektronischer Komponenten im Automobilbau wächst rasant. Hinzu kommt – ausgelöst durch eine Vielzahl marken- und modellspezifischer Designvarianten – eine Zersplitterung der Produktionsmengen in kleine und mittlere Stückzahlen. Betrachtet man die aktuelle Entwicklung, markieren die vielfältigen Varianten von LED-Tagfahrlichtern, Blinkern und Cockpitbeleuchtungen wohl erst den Anfang der Individualisierung von Elektronikkomponenten. Zugleich steigen die Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie: Während Leiterplatten in kleinen Stückzahlen früher einfach mit einem Rollmesser angeritzt und von Hand gebrochen wurden, gehört die maschinelle Trennung heute zum Standard. Zu groß wäre ansonsten die Gefahr, dass Lötstellen platzen, Durchkontaktierungen reißen und es zu vorzeitigen Ausfällen der Bauteile kommt. Für Konstrukteure und Anlagenbauer stellt sich immer häufiger die Frage, wie eine derartige Variantenvielfalt prozessstabil und zugleich wirtschaftlich produziert werden kann.

Das hochdynamische Schunk Linearportal ermöglicht maximale Präzision und gewährleistet Taktzeiten von gerade einmal drei Sekunden.

Das hochdynamische Schunk Linearportal ermöglicht maximale Präzision und gewährleistet Taktzeiten von gerade einmal drei Sekunden.

Hochdynamische Hybridlösung

Die Schunk Electronic Solutions GmbH hat sich genau dieser Herausforderung gestellt und einen standardisierten Nutzentrenner ILR 2000 so flexibilisiert, dass er im Wechsel selbst kleinste Mengen unterschiedlicher Leiterplattenvarianten schonend und zugleich kosteneffizient verarbeiten kann. Dabei übernehmen die Greifmodule eine doppelte Funktion: Während ein Bitfräser den Nutzen von unten trennt, fixiert und stützt der Greifer die Leiterplatte von oben. Anschließend legt er diese wahlweise auf eine Palette oder ein Transportband ab. Zusätzlich zu den bei großen Serien etablierten pneumatischen Greifmodulen kann der Nutzentrenner mit einem servoelektrischen 2-Finger-Parallelgreifer WSG 32 von Schunk ausgestattet werden, mit dem sich im fliegenden Wechsel variable Hübe von bis zu 34 mm pro Finger realisieren lassen. Dabei gewährleistet eine speziell entwickelte Riemenkinematik hohe Greifgeschwindigkeiten von bis zu 400 mm/s. Weil die Detektion der gegriffen Teile bereits in den WSG integriert ist, also nicht über angebaute Endlagenschalter abgefragt wird, und der Greifer selbst über eine hohe Positioniergenauigkeit verfügt, können Greifbefehle taktzeitoptimiert ausgeführt werden. Beste Voraussetzungen also, um auch bei großen Hüben kurze Taktzeiten zu realisieren, zumal der Greifer selbst über ein hochpräzises, lineardirekt angetriebenes Schunk Highspeed-Portal verfahren wird.

„Unsere Kunden wollen zunehmend im Mix fahren, sprich unterschiedliche Produkte in kleinen Stückzahlen auf ein und derselben Maschine produzieren“, erläutert Markus Ganter, Abteilungsleiter Projektierung und Konstruktion bei Schunk Electronic Solutions. „Mithilfe des WSG können nun auch kleine Stückzahlen selbst in mannlosen Nachtschichten produziert werden.“ Hierfür werden der Code der Leiterplatte eingelesen, die Informationen zu den Schaltungen und den dazugehörigen Fräsprogrammen aus der Datenbank abgefragt, der Nutzen indexiert, die IO-Teile per Bitfräser vereinzelt und schließlich vom Schunk Servogreifer mit programmierbarerer Winkellage für den nachfolgenden Prozessschritt definiert abgelegt. Ein dynamisches, mit Torquemotor angetriebenes und mit einem SIL2-zertifizierten Absolutwegmesssystem ausgestattetes Schunk Miniaturdrehmodul der Baureihe ERD gewährleistet dabei eine präzise rotatorische Bewegung des eingesetzten Greifers und eine hohe Wiederholgenauigkeit. Zudem versorgt es die endlos drehenden, pneumatischen oder elektrischen Greifmodule über integrierte Luft- und Elektrodurchführungen mit Energie und Signalen. Die Taktzeit liegt bei rund drei Sek. pro Schaltung.

Beim Fräsvorgang fixiert und stabilisiert der WSG die Leiterplatten, so dass die Schaltungen stressarm getrennt werden.

Beim Fräsvorgang fixiert und stabilisiert der WSG die Leiterplatten, so dass die Schaltungen stressarm getrennt werden.

Mithilfe des kompakten Schunk Servogreifers WSG lassen sich unterschiedlichste Leiterplatten im Wechsel handhaben. Neben FR4 kann die Maschine auch Nutzen aus Aluminiumsubstrat verarbeiten.

Mithilfe des kompakten Schunk Servogreifers WSG lassen sich unterschiedlichste Leiterplatten im Wechsel handhaben. Neben FR4 kann die Maschine auch Nutzen aus Aluminiumsubstrat verarbeiten.

Schnelle Amortisation

Nach Aussage von Markus Ganter überzeugt der Servogreifer sowohl technologisch als auch wirtschaftlich: „Mit dem WSG können Anwender kleine Stückzahlen fahren, ohne jedes Mal in einen eigens projektierten Greifer investieren zu müssen.“ Mithilfe einer intuitiv bedienbaren Konfigurationsoberfläche und ohne Installation einer Software kann der WSG vom Anlagenbediener einfach und komfortabel via Ethernet TCP/IP über einen gewöhnlichen Webbrowser in Betrieb genommen werden. Der dazu erforderliche Webserver ist standardmäßig in den Greifer integriert. Eine zusätzliche Auswerteelektronik im Schaltschrank ist nicht erforderlich. Da bereits viele gebräuchliche Funktionen als intelligente Greifbefehle auf dem Modul hinterlegt sind, ist auch der Programmieraufwand gering. Über eine integrierte, leicht zu erlernenden Skriptsprache lässt sich der Funktionsumfang zudem individuell an die jeweilige Anwendung anpassen.

Schunk Electronic Solutions gilt als Technologieführer im Bereich Nutzentrenner und Lineardirektantriebe. Die rasanten, hochpräzisen Nutzentrennmaschinen sind insbesondere in der Produktion von Elektronikkomponenten für die Automotive- und Konsumgüterindustrie gefragt.

Schunk Electronic Solutions gilt als Technologieführer im Bereich Nutzentrenner und Lineardirektantriebe. Die rasanten, hochpräzisen Nutzentrennmaschinen sind insbesondere in der Produktion von Elektronikkomponenten für die Automotive- und Konsumgüterindustrie gefragt.

Die Backenführungen des WSG sind vollständig abgedeckt und damit besonders einfach zu reinigen. Die Greifkraft lässt sich präzise regeln.

Die Backenführungen des WSG sind vollständig abgedeckt und damit besonders einfach zu reinigen. Die Greifkraft lässt sich präzise regeln.

Mithilfe des Schunk Drehmoduls ERD wird der Servogreifer zeitgleich zur Linearbewegung in die erforderliche Winkellage gedreht.

Mithilfe des Schunk Drehmoduls ERD wird der Servogreifer zeitgleich zur Linearbewegung in die erforderliche Winkellage gedreht.

Dosierte Greifkräfte

Zusätzlich zu seiner hohen Variabilität punktet der WSG mit einer integrierten Greifkraftüberwachung. Über standardmäßig vorhandene Sensorschnittstellen (UART, SPI und analog) in den Grundbacken des WSG können Sensoren direkt und ohne zusätzliche Verkabelung, sprich Störkontur, in den Greifprozess integriert werden. So lassen sich beispielsweise die am Greifteil auftretenden Kräfte mithilfe der Schunk Kraftmessfinger ABF WSG050-DV erfassen und über die Stromzufuhr in einem Bereich zwischen 5 N und 50 N präzise regeln. Auch im laufenden Betrieb bietet der intelligente Mechatronikgreifer enorme Vorteile. Zum einen versorgt er die Anlagensteuerung kontinuierlich mit Feedback zum Greifstatus, zum anderen ermöglicht er im Servicefall einen Remote-Zugriff bis auf die Ebene des Aktors. Zudem erweitert der WSG die Möglichkeiten der Maschinendatenerfassung, der Rückverfolgbarkeit und der Produktionssteuerung.

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