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Im Fokus - Archiv April 2012
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Der vielzahngeführte Pneumatikgreifer PGN-plus von SCHUNK ist ein robuster, hunderttausendfach bewährter Alleskönner.
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03.04.2012 -
Die zunehmende Variantenvielfalt, immer kürzere Innovationszyklen sowie die wachsende Vergleichbarkeit von Produkten führen in vielen Branchen zu einem enormen Kostendruck. Nach Ansicht von Experten wird sich die Produktionsautomatisierung in den kommenden Jahren zum Schlüsselfaktor erfolgreichen Wirtschaftens entwickeln. Den Greifsystemen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu: Je präziser, flexibler, schneller und zuverlässiger sie arbeiten, desto eher lassen sich auskömmliche Deckungsbeiträge erzielen. Galten pneumatische Greifsysteme lange Zeit als das Maß der Dinge, konnten mechatronische Lösungen mittlerweile deutlich aufholen. Immer häufiger stehen Anwender und Anlagenplaner vor der Frage, welches Antriebskonzept die größeren Vorteile für den Handhabungs- und Montageprozess bringt: Pneumatik oder Mechatronik?
Mithilfe adaptierbarer Antriebe, vielseitiger Reglerkonzepte und einer großen Auswahl von Standardschnittstellen lassen sich mechatronische Module immer einfacher in übergeordnete Anlagensteuerungen einbinden. Parallel dazu bewirkt der rasante Fortschritt bei elektrischen Servoantrieben, dass mechatronische Komponenten preislich und damit wirtschaftlich immer attraktiver werden. Bei der Auswahl des optimalen Greifsystems lohnt es sich daher immer häufiger, die Potenziale beider Antriebskonzepte gegeneinander abzuwägen.
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Lineardirektantrieb PGN-plus
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Die kompakte Pneumatikeinheit PPU-P von SCHUNK ist auf Highspeed-Aufgaben spezialisiert.
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Pneumatiklösungen sind robust, leistungsdicht und einfach zu bedienen
Pneumatisch angetriebene Greifsysteme wurden über Jahrzehnte hinweg kontinuierlich optimiert. Sowohl konstruktiv als auch mechanisch sind sie zumeist voll ausgereift. Aus gutem Grund gelten beispielsweise der vielzahngeführte Universalgreifer PGN-plus, der wälzlagergeführte Kleinteilegreifer MPG-plus oder die leistungsdichte Schwenkeinheit SRU-plus des Kompetenzführers für Spanntechnik und Greifsysteme SCHUNK als leistungsfähige und robuste Arbeitstiere, die auch bei anspruchsvollsten Aufgaben dauerhaft zuverlässig ihren Dienst tun. Sowohl Inbetriebnahme als auch Wartung sind bei den konditionsstarken pneumatischen Dauerläufern so einfach gelöst, dass auch Bediener ohne umfassende Fachkenntnisse schnell damit klar kommen. Fein abgestufte, standardisierte Baureihen sowie ein umfassendes Zubehörprogramm ermöglichen eine maßgeschneiderte Auslegung zu einem attraktiven Preis. Im Mittel liegen die Investitionskosten für Pneumatikmodule bei einem Drittel bis der Hälfte von vergleichbaren mechatronischen Modulen. Wer also stets identische Teile montiert, hohe Taktraten erzielen will und kaum über mechatronisches Know-how verfügt, kann sich auch heute noch getrost für pneumatische Lösungen entscheiden. Der Wartungsaufwand beschränkt sich bei ihnen in der Regel auf die Dichtungen und bleibt damit überschaubar. Die Betriebskosten, die aufgrund der eingesetzten Druckluft vergleichsweise hoch sind, lassen sich mithilfe von Mikroventilen spürbar reduzieren. Mittlerweile gibt es für viele Pneumatikmodule vom Greifer bis zur kompletten pneumatischen Pick & Place Einheit hocheffiziente Ventillösungen, die den Druckluftverbrauch um bis zu 90 % senken und zugleich die Taktrate um bis zu 100 % erhöhen. Pneumatische Pick & Place Einheiten können auf diese Weise energieeffizient bis zu 95 Picks pro Minute erzielen und das bei einer Wiederholgenauigkeit von 0,01 mm. An Grenzen stoßen die druckluftgetriebenen Dreh- und Linearmodule auch heute noch bei besonders großen translatorischen Bewegungen ab ca. 1500 mm beziehungsweise bei großen Beladungen ab ca. 50 kg. In diesen Dimensionen sind pneumatische Systeme kaum noch sinnvoll umzusetzen. Hingegen lassen sich mit elektrisch angetriebenen Linearmodulen (Spindel-/Riemenantrieb) Linearbewegungen bis 8000 mm und mit elektrischen Drehmodulen Beladungen bis 800 kg realisieren.
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Am Großhubgreifer EGA lassen sich viele gängige Industrie-Servomotoren einsetzen.
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Mechatroniklösungen arbeiten energieeffizient und ermöglichen eine hohe Flexibilität
Je flexibler und dosierter ein Handhabungsprozess gestaltet werden soll, desto mehr spricht für den Einsatz elektrisch angetriebener Module. Ihr größter Vorteil ist die enorme Flexibilität: In chaotischer Folge lassen sich bei mechatronischen Greifern, Dreh- oder Linearmodulen mit hoher Präzision und Dynamik beliebige Zwischenposition anfahren. Dabei können Position, Hub, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kraft bzw. Drehmoment individuell geregelt werden. Auf diese Weise lassen sich innerhalb eines Prozesses im Wechsel unterschiedliche Teile handhaben. Zudem können mechatronisch ausgerüstete Anlagen innerhalb kürzester Zeit auf neue Teilespektren angepasst werden. Sie erhöhen also die Flexibilität innerhalb von Handhabungs- und Montageprozessen und bieten darüber hinaus erhebliche Spielräume bei der Einführung neuer Produkte, Baugröße oder Ausstattungsvarianten. Gerade unter dem Aspekt der immer weiter wachsenden Variantenvielfalt erschließen sie also neue Potenziale. Dies gilt erst recht bei Anwendungen mit hohen Zyklenzahlen und vielen Greifvorgängen, bei denen elektrisch angetriebene Greifer von Haus aus energie- und damit kosteneffizienter arbeiten als ihre pneumatischen Pendants. Selbst wenn die Anfangsinvestitionen in der Regel deutlich über denen pneumatischer Module liegen, hat sich die Amortisationszeit mechatronischer Module aufgrund der rückläufigen Einstandspreise und der Einsparungen bei den Betriebskosten mittlerweile deutlich verringert. Auch in punkto Leistung brauchen sie den Vergleich mit pneumatischen Lösungen nicht mehr zu scheuen. So ist beispielsweise der mechatronische Kleinteilegreifer EPG von SCHUNK wie sein pneumatisches Gegenstück mit einer leistungsfähigen Kreuzrollenführung ausgestattet, die einen besonders hohen Wirkungsgrad und damit ein hohes Tempo bei gleichzeitig hoher Greifkraft gewährleistet. Bereits bei den einfachsten Mechatronikmodulen sorgen wartungsfreie Servomotoren, die im Inneren verbaut sind, für eine hohe Zuverlässigkeit und für kompakte Maße. Zum Teil lassen sich mechatronische Module sogar per Internet oder Datenleitung in Betrieb nehmen oder fernwarten.
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Der elektrisch angetriebene Kleinteilegreifer EGP kann den pneumatisch angetriebenen MPG-plus 1:1 ersetzen.
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Systemwechsel wird immer einfacher
Auch wenn die Inbetriebnahme und Einbindung mechatronischer Module inzwischen beispielsweise mithilfe adaptiver Antriebe deutlich vereinfacht wurde, brauchen Bediener für den umfassenden Einsatz auch heute noch deutlich mehr Know-how als dies bei Pneumatiklösungen der Fall ist. Bei komplexen Anlagen und Highspeed-Anwendungen wird noch eine gewisse Zeit vergehen, bis intuitiv bedienbare Plug & Work Konzepte auf den Markt kommen. Bei einfachen mechatronischen Anwendungen hingegen gab es in jüngster Zeit deutliche Fortschritte in punkto Kompatibilität und Bedienbarkeit. So hat SCHUNK innerhalb seines Mechatronikprogramms eine Gruppe von Modulen entwickelt, die den Wechsel von Pneumatik auf Mechatronik deutlich erleichtert. Der Kleinteilegreifer EGP beispielsweise lässt sich vergleichsweise einfach über den Sensorverteiler digital ansteuern. So können Anwender die Sensorik des MPG-plus in vielen Fällen auf den EGP übertragen und vorhandene Anlagen im Handumdrehen von Pneumatik auf Elektrik umstellen. Wie sein pneumatisches Gegenstück lässt sich auch der EGP sowohl seitlich als auch bodenseitig durch- und anschrauben, was einen Umstieg auf die mechatronische Lösung zusätzlich erleichtert.
Aufgrund des rasanten Fortschritts bei mechatronischen Modulen lohnt es sich für Anwender und Anlagenplaner immer häufiger, das Für und Wider der einzelnen Antriebe abzuwägen. Mit dem weltweit breitesten Modulprogramm für Greifsysteme sieht sich SCHUNK in diesen Zusammenhang als kompetenter Problemlöser, der Pneumatik und Mechatronik effizient unter einem Dach vereint, so dass Anwender erhebliche Synergien generieren können.
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12.2012
Im Spannungsfeld zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit
Wer im Formenbau die Möglichkeiten integrierter CAD/CAM-Lösungen, hochdynamischer 5-Achs-Maschinen und leistungsfähiger Schneidstoffe für sich nutzen will, sollte auch seine Werkzeughaltersysteme konsequent auf den Prüfstand stellen. Längst geht es dabei nicht mehr nur darum, dass mangelhafte Rundlaufgenauigkeiten, zu geringe Haltekräfte oder Unwuchten den Prozess gefährden können. Vielmehr sind die Werkzeughaltersysteme zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor geworden, wenn der Spagat zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit gelingen soll.
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11.2012
Neue Möglichkeiten der Quadratpoltechnik
Die elektropermanente Quadratpol-Magnetspanntechnik ist eine nahezu idealtypische Spannlösung für Bearbeitungszentren. Sie bietet zahlreiche Vorteile: So sind Werkstücke optimal zugänglich und lassen sich in einer Aufspannung von fünf Seiten bearbeiten. Ein umständliches Feinjustieren von Spannelementen und ein mehrfaches Spannen der Werkstücke im Bearbeitungsprozess sind vielfach nicht mehr nötig. Zusätzlich zu Fräsanwendungen erschließt die Quadratpoltechnik in jüngster Zeit nun auch das Flachschleifen. Zudem erhöhen spezielle Anzeigemodule die Prozesssicherheit und schaffen optimale Voraussetzungen für die automatisierte Beladung.
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10.2012
Hochleistungsautomatisierung aus dem Baukasten
Wer Hochleistungsmontageanlagen für die Elektronik-, Medizintechnik-, Automotive- oder Konsumgüterindustrie plant, weiß um die Herausforderungen, die in der Auswahl und Verkettung einzelner Module und Baugruppen zu einer Gesamtanlage stecken. Fehlende mechanische Verbindungselemente, inkompatible Reglerkonzepte oder mangelhafte Planungstools wirken sowohl im Planungs- und Realisierungsprozess als auch im laufenden Betrieb wie Sand im Getriebe. Eine effiziente Alternative sind vielfältig kombinierbare Systemprogramme - vorausgesetzt sie sind hinsichtlich Leistung und Umfang, aber auch hinsichtlich Kompatibilität und Konfiguration durchdacht aufgebaut.
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09.2012
Stärken gezielt nutzen
In stationären Spannsystemen schlummern enorme Effizienz- und Qualitätspotenziale für die Fertigung. Wer sie erschließen will, sollte konkret hinterfragen, wo die jeweiligen Stärken der einzelnen Spanntechnologien liegen. Gezielt ausgewählt und kombiniert können sich Investitionen innerhalb kürzester Zeit amortisieren.
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08.2012
Spannbacken - die unterschätzten Möglichmacher
Angesichts ausgereifter Drehfutter, leistungsdichter Spannblöcke und aufwändig konstruierter Vorrichtungen scheinen die technologischen Möglichkeiten von Spannbacken auf den ersten Blick eher begrenzt. Tatsächlich aber stecken in der unmittelbaren Schnittstelle zum Werkstück enorme Potenziale: Jenseits konventioneller harter und weicher Aufsatzbacken hat sich ein breites Spektrum von Spannbacken etabliert, mit denen sich selbst kniffligste Spannaufgaben wirtschaftlich lösen lassen. Ein Überblick zeigt, was möglich ist.
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07.2012
Effiziente Konzepte für die automatisierte Maschinenbeladung
Während die automatisierte Be- und Entladung früher auf große Serien beschränkt war, wird sie heute auch bei kleinen Losgrößen und Einzelstücken mehr und mehr zum Standard. Ziel ist es, rüstzeitbedingte Stillstandzeiten zu reduzieren und eine mannarme Fertigung rund um die Uhr zu ermöglichen. Das durchdachte Zusammenspiel innovativer Spannmittel und Automationskomponenten bewirkt dabei ein Höchstmaß an Präzision und gewährleistet zugleich zuverlässige Prozesse.
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06.2012
Konsequente Wartung erhöht langfristig die Präzision, Prozessstabilität und Sicherheit von Spannmitteln
Werkstückspannmittel sind in der modernen Fertigung extremen Belastungen ausgesetzt. Sie beeinflussen maßgeblich die Präzision am Werkstück, die Prozessstabilität und die Sicherheit für Mensch und Maschine. Um ihre optimale Spannkraft sicherzustellen, beherzigen Anwender in der Regel die vom Hersteller angegebenen Schmierintervalle. Darüber hinaus entscheiden sich mittlerweile immer mehr Unternehmen für eine vorbeugende Instandhaltung, bei der die Spannmittel in definierten Zyklen auf Herz und Nieren geprüft werden. So lassen sich dauerhaft eine hohe Langzeitgenauigkeit, ein minimaler Langzeitverschleiß und eine hohe Prozesssicherheit gewährleisten.
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05.2012
High Performance ohne Rattern
Die Zeiten des brachialen Schruppens sind vorbei. Wer heute in kurzer Zeit viele Späne machen will, greift zu hochwertigen Schneiden und intelligenten Werkzeughaltersystemen, die hohe Drehmomente übertragen und zugleich auftretende Schwingungen zuverlässig dämpfen. Moderne Aufnahmen schonen die Schneiden, die Maschinenspindel, die Werkstückoberfläche und ermöglichen selbst bei anspruchsvollen Werkstoffen ein hohes Zeitspanvolumen.
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04.2012
Pneumatisch oder mechatronisch greifen?
Die zunehmende Variantenvielfalt, immer kürzere Innovationszyklen sowie die wachsende Vergleichbarkeit von Produkten führen in vielen Branchen zu einem enormen Kostendruck. Nach Ansicht von Experten wird sich die Produktionsautomatisierung in den kommenden Jahren zum Schlüsselfaktor erfolgreichen Wirtschaftens entwickeln. Den Greifsystemen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu: Je präziser, flexibler, schneller und zuverlässiger sie arbeiten, desto eher lassen sich auskömmliche Deckungsbeiträge erzielen. Galten pneumatische Greifsysteme lange Zeit als das Maß der Dinge, konnten mechatronische Lösungen mittlerweile deutlich aufholen. Immer häufiger stehen Anwender und Anlagenplaner vor der Frage, welches Antriebskonzept die größeren Vorteile für den Handhabungs- und Montageprozess bringt: Pneumatik oder Mechatronik?
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03.2012
Ideale Ergänzung vorhandener Spannmittel
Verglichen mit Spannpratzen, Spannblöcken, Backenfuttern, Nullpunktspannsystemen oder Magnetspannplatten ist die Vakuumspanntechnik in der Metallbearbeitung noch weitgehend unbekannt. Dabei können Vakuumspannsysteme gerade bei der Zerspanung dünner, deformationsempfindlicher Teile sowie bei Werkstücken aus Aluminium und anderen nicht-ferromagnetischen Werkstoffen wertvolle Dienste leisten. Vor allem in Form flexibel einsetzbarer Matrixplatten sind sie eine sinnvolle und einfach zu handhabende Ergänzung vorhandener Spannmittel.
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02.2012
Bald schon selbstverständlich
Mechatronische Handhabungssysteme bieten verlockende Möglichkeiten: Sie sind extrem flexibel, ermöglichen eine Vielzahl intelligenter Funktionen und machen sich trotz höherer Einstandspreise auch wirtschaftlich schnell bezahlt. Kein Wunder also, dass sie in der pneumatikdominierten Welt der Handhabung zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies gilt erst recht, seitdem sich immer mehr mechatronische Komponenten auch von Otto-Normalanwender zuverlässig bedienen lassen.
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01.2012
Werkzeugverlängerungen überzeugen mit minimaler Störkontur
Spätestens seit dem Siegeszug moderner 5-Achs-Maschinen erleben Werkzeugaufnahmen mit schlanker Störkontur einen regelrechten Boom. Mit ausreichendem Drehmoment und hoher Rundlaufgenauigkeit ermöglichen sie das tiefe, kollisionsfreie Eintauchen ins Werkstück und damit eine präzise Bearbeitung selbst schwer zugänglicher Stellen. Eine gleichermaßen wirtschaftlich wie flexibel einsetzbare Variante sind schlanke Werkzeugverlängerungen, die bei Bedarf zwischen Werkzeug und Werkzeughalter montiert werden. Sie lassen sich mit unterschiedlichsten Aufnahmen kombinieren.
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Im Fokus - 2013
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