Schnellkupplungssysteme

Echte Schwerarbeiter

Ohne den Einsatz von Industrierobotern wäre eine Vielzahl von Abläufen in der Produktion heute gar nicht mehr möglich. Aber die Anforderungen sind hoch. Denn die Werkzeuge der Roboter müssen sich ständig neuen Gegebenheiten anpassen. Angefangen von den interaktiven Schnittstellen bis hin zu den Wechselsystemen. Darüber hinaus geht es um Schnelligkeit und Präzision.

Der modulare Aufbau des Systems – Roboterseite (links), Werkzeugseite (rechts) – mit Luft-, Wasser, und Hydraulikelementen sowie Busmodul und Signalstecker.

Der Begriff Roboter wurde erstmals um 1920 von dem tschechischen Schriftsteller Karel Capek verwendet und leitet sich aus dem Wort robota (schwer arbeiten) ab. Ein Grund für den Einsatz von Robotern ist – neben wirtschaftlichen Aspekten – die Mitarbeiter von schwerer körperlicher Arbeit zu entlasten. Sie werden daher bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Dabei müssen sich die Werkzeuge der Roboter an ständig neue Anforderungen anpassen: Die Anbindung an zentrale Steuerungen, Online-Monitoring ohne Zeitverzug und interaktive Schnittstellen mit Dialog-Fähigkeiten. Muss ein Roboter im Wechsel zwei oder mehr Werkzeugsysteme aufnehmen, wird von diesen Schnittstellen heute eine erheblich gesteigerte Flexibilität erwartet. Gleichzeitig soll sie den sicheren Betrieb gewährleisten und dafür sorgen, dass immer das richtige Werkzeug zum Einsatz kommt.

In der Automobil-Industrie sind solche Lösungen heute weit verbreitet. Gerade im Rohkarossenbau werden, wenn die Fertigungsstraße flexibel mehrere Modelle beherrschen soll, häufig Roboter mit einer ausgefeilten Wechsler-Technologie verwendet. Die Systeme werden zum Falzen, Greifen, Kleben, Schrauben, Schweißen sowie zum Bolzenschweißen, Clinchen und Nieten eingesetzt. Extrem kurze Wechselzeiten sind dabei Voraussetzung für eine wirtschaftliche Fließfertigung. Das Unternehmen Walter-Präzision hat Tool Master-Modelle entwickelt, die marktweit die schnellste Wechselzeit von rund 2,5 Sekunden pro Werkzeugwechsel erreichen. Die modular aufgebauten Werkzeugwechselsysteme unterscheiden sich bezüglich Tragfähigkeit, Größe und Gewicht, haben jedoch das gleiche Verriegelungsprinzip. Die Wechsler sind ausrüstbar mit unterschiedlichen Anbauelementen für verschiedene Medien, zum Beispiel Kühlwasser, Druckluft, Hydraulik oder andere fluidische oder gasförmige Medien. Werden beim Werkzeugwechsel Hydraulikflüssigkeiten eingesetzt, muss dafür gesorgt werden, dass kein Hydrauliköl austritt. Schon ein kleiner Tropfen könnte zu Produktionsausschuss führen. Daher hat das Unternehmen ein Hydraulikelement entwickelt, das circa 5.000 Kuppelzyklen ohne den geringsten Medienverlust absolviert.

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Hohe Flexibilität gesichert

Neben Medienelementen sind auch eine Vielzahl von Signal-, Messleitungs- und Schweißsteckern verfügbar. Für die Durchleitung großer Datenmengen lassen sich auch Stecker für Profibus, Profinet etc. integrieren, auch in LWL-Ausführung. Das Walther-Werkzeugwechselsystem lässt sich so an individuelle Kundenwünsche anpassen und ist flexibel einsetzbar. Die Technologie wird zunehmend auch außerhalb der Automobil-Produktion geschätzt.

Ob in der Brauindustrie, der allgemeinen Verpackungstechnik oder überall dort, wo wiederkehrend schwere Produkte vereinzelt oder zusammengestellt werden müssen, lassen sich Roboter einsetzen; beim Verpacken, Montieren, Transportieren, Laden, Befüllen oder Palettieren. Für den Robotereinsatz ist die Wechselwiederholgenauigkeit der Werkzeuge eine wichtige Voraussetzung. Der Walther-Wechsler erreicht mit einer Genauigkeit von +/- 0,03 mm ein überdurchschnittliches Qualitätsniveau – selbst unter großer Belastung.

Trotz der kompakten Bauweise beträgt das Eigengewicht des Tool Master 1000 nur 30 kg. Der kleinere Tool Master 500 ist mit 16 kg ein Leichtgewicht. Überdies nimmt der Wechsler mit einer Bauhöhe von maximal 96 mm im gekuppelten Zustand wenig Platz ein und beeinflusst die Tragfähigkeit des Roboters kaum. Das Baukastensystem ermöglicht auch im Störungsfall die leichte, zeitsparende Instandsetzung, da es über ein Notentriegelungssystem verfügt. Werkzeug- und Roboterseite können schnell getrennt und Einbauelemente ohne Spezialwerkzeug ausgebaut werden. Zur Ablage und Aufnahme der Werkzeuge stehen Parkstationen und Werkzeugablagen zur Verfügung. Sie sind ebenfalls modular aufgebaut und können flexibel mit verschiedenen Einzelkomponenten zusammengestellt werden. Initiatoren melden die Position des abgelegten Werkzeugs und die Stellung des Klappdeckels, der als Schmutzschutz für geparkte Werkzeuge dient. Das System ist wartungsarm und erreicht auch unter höchster Beanspruchung eine lange Lebensdauer.

Die Ausstattung der Werkzeugwechselsysteme ist auf die jeweiligen Sicherheitsbedürfnisse ausgerichtet. Bei Druck- oder Stromabfall bleibt die Verriegelung der beiden Kupplungshälften zuverlässig bestehen. Zur Vermeidung von Fehlsteuerungen (unbeabsichtigtes Abdocken) stehen verschiedene Sicherheitsschaltungen parat, die die Druckluft zum Entriegeln erst in der Ablageposition freigeben: Zum Beispiel die mechanisch-pneumatische Sicherheitsschaltung mit Rollenhebelventil am Werkzeugwechsler und Schaltnocken an der Ablagestation (einkanalig); oder die mechanisch-elektrische Sicherheitsschaltung mit einem mechanischen Sicherheitsschalter am Werkzeugwechsler und federndem Betätiger an der Ablagestation (einkanalig). Zudem gibt es den berührungslosen, elektronischen Sicherheitsschalter Wasi-1 am Werkzeugwechsler und Betätiger der Ablagestation (einkanalig), alternativ einen kundenspezifischen elektronischen Sicherheitsschalter. st

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