4 BEISPIELE FÜR DIE HEBEHILFE: MANIPULATOR
Deckenabgehängter Manipulator
Warum deckenabgehängt wählen?
Weshalb ist der Auslegerarm so geformt (abgekröpft)?
Wo erfolgt die Bedienung?
Hier die Antworten zu einem der ersten Klopsch-Industrie-Manipulatoren:
Sowohl die ausreichende Tragfähigkeit als auch die notwendige Medienversorgung kam bei diesem Anwendungsfall von "oben". Deshalb wurde diese Hebehilfe mit einem 3-fach Knickarmausleger an der Decke montiert und die Führungssäule "schwebte" 50mm über dem Fußboden.
Der Arm musste auf Grund der Türöffnung und der daraus resultierenden Stoßgefahr nach oben angekröpft werden. Im oberen Endanschlag befindet sich die Unterkante des Arms knapp über der lichten Öffnung der Tür.
Die horizontale Bewegung (X- und Y-Richtung) erfolgte manuell und die vertikale Hubbewegung wurde durch den externen Bediengriff (am mittleren Arm-Segment) gesteuert. Der gesamte Arm lässt sich somit selbst unter Last mit nur 2 Fingern bedienen.
Manipulator für Batteriehandling mit Teleskopfunktion
Welche Vorteile hat eine Teleskopfunktion?
Wie erfolgt das Handling der Batterie?
Wie kann eine Beschädigung der Batterie durch das Eigengewicht des Auslegerarms verhindert werden?
Zur Umsetzung an einem realen Beispiel:
Ein gewöhnlicher Knickarm-Ausleger hätte die Anforderung an die Hebetechnik nicht ausreichend erfüllt. Das Einknicken des Auslegerarms hätte zu Kollisionen mit dem Fahrzeug geführt. Die Teleskopfunktion ermöglicht dem Werker kurze Wege von der Parkposition zur Aufnahmesituation bis hin zur Ablage im Fahrzeug.
Die Teleskopfunktion und der Greifer für die Batterie sollte auf Kundenwunsch rein mechanisch erfolgen. Somit entstand eine Klammertraverse an der Auslegerspitze. Durch eine eingebaute Schwimmstellung hat der Werker einen Bereich in Z-Richtung von 100mm um die Batterie zu greifen oder abzulegen ohne das Bauteil zu belasten.
Mobiler Manipulator mit Säule
Was ist der Vorteil gegenüber einem "klassischen" Säulenschwenkkran?
Warum endet der Ausleger mit einer Flanschplatte?
Habe ich eine solche Lösung nicht auch schon woanders gesehen?
Hier die Antworten zum sich ständig weiter entwickelnden SLM:
Der SLM (Senkrecht-Linear-Manipulator) ist eine Entwicklung aus unserem Hause und wird seid nun über 10 Jahren in der jetzt 5. Generation stetig weiter entwickelt. Entstanden ist dieser Bedarf aus einem Säulenschwenkkran der die Anforderungen des Kunden nicht erfüllen konnte. Mit diesem Arm musste in eine Vorrichtung eingetaucht werden und der an der Auslegerspitze angeschlagene Wirbelhaken konnte die Last somit aufnehmen.
Um den SLM auch für andere Anwendungen nutzbar zu gestalten wurde eine Standard-Anflanschplatte mit Schnellwechselkupplung konzipiert um ein werkzeugloses und vor allem schnelles Wechseln der unterschiedlichen Adaptionen zu gewährleisten.
In den letzten Jahren wurde unsere Entwicklung leider auch kopiert aber unser Vorsprung an Erfahrung und unser Verständnis um die Einsatzmöglichkeiten des SLMs sind nicht einzuholen.
Manipulator mit Hubachse
Was ist eine Hubachse?
Welche Vorteile oder Nachteile hat diese Hubachse?
Wo ist bei dieser Ausführung das Hebezeug (der Balancer)?
Diese Fragen lassen sich am besten an diesem Beispiel erklären:
Eine Hubachse (oder Linearachse) ist entweder stationär auf eine bestimmte Länge eingestellt oder als Teleskop erhältlich. Diese ermöglicht eine Handhabung von außermittigen Lasten wie auch bei diesem Manipulator.
Mit dem Vorteil: "Momente aufzunehmen" kommt leider auch ein Nachteil. Das Eigengewicht der Linear- oder Hubachse muss bei jedem Handling mit bewegt und auch gebremst werden. Aus diesem Grund wird die Hubachse auch standardmäßig aus Aluminium-Strangprofilen gefertigt. Dies ermöglicht den Kompromiss zwischen ausreichender Tragfähigkeit und zu handhabender Last.
Der Balancer (das Hebezeug) wurde an der Spitze des Auslegerarms montiert um den "Flitzbogen-Effekt" zu minimieren! Üblicherweise wird der Balancer in Säulennähe montiert um nicht auch noch das Eigengewicht vom Hebezeug bei jedem Handling zu spüren. Doch durch die diversen Umlenkungen des Tragseils würde vor allem unter Last ein noch höheres Driften verursacht werden.
Schienengeführter Manipulator
Was bedeutet schienengeführt in Bezug auf einen Manipulator?
Wie erfolgt die Schwenk-Bewegung?
Warum reicht hier nicht ein Leicht- oder Universalkran?
Um diese Fragen am besten beantworten zu können nutzen wir eine bereits installierte Anlage als Beispiel:
Bei dieser speziellen Kundenanforderung wurden zwei Manipulatoren kombiniert mit einem Leichtkransystem. Das heißt der jeweilige Manipulator ist zwar mobil aber dies in den Grenzen des Schienensystems.
Der Antrieb der gesamten Doppelbrücke mit Katze, Hebezeug, Manipulator und schwenkbarem Lastaufnahmemittel erfolgte elektrisch und die Katzfahrt inklusiver der Schwenkbewegung erfolgte manuell. Das Heben und Senken erfolgte wie so oft über einen externen Bediengriff welcher den Balancer (das Hebezeug) steuert.
Die außermittige Last (gegeben durch die Kundenanforderung) musste durch eine Störkontur millimetergenau eingesetzt werden. Was vorher 2 Personen mit hohem körperlichem Aufwand (er)tragen mussten konnte nun mit minimalen Impulsen "federleicht" durch eine Person bewältigt werden.
5-SCHRITT-ANLEITUNG (MANIPULATOR)
Eine Last mit 2 Fingern bewegen können?
Einen "klassischen" Kran mit Geschwindigkeit und Genauigkeit ausstechen?
Deckenabgehängt, schienengeführt, mit Wandkonsole oder als Säulengerät?
Mit dieser 5-Schritt-Anleitung klären wir alle notwendigen Fragen im Bereich des Industrie-Manipulators:
1. Bedingungen vor Ort
- In welchem Land wird die Hebehilfe: Manipulator benötigt/eingesetzt und ist der Einsatzort innerhalb eines Gebäudes?
Eine Anwendung im Außenbereich ist bei einem Handhabungs-Manipulator äußerst unüblich. Dort wird meistens auf einen Kran zurück gegriffen.
- Soll der Industrie-Manipulator stationär oder mobil zur Verfügung stehen?
Bei einer mobilen Ausführung wird der Manipulator standardmäßig mit einer Gegengewichtsplatte erweitert. Diese erlaub einen Transport mittels Gabelhubwagen oder Gabelstapler. Um eine Fehlbedienung zu vermeiden kann diese Hebehilfe mit einem Sensor ausgestattet werden um eine Nutzung während des Transportes zu verhindern.
- Die Standard-Umgebungsbedingungen (+5°C bis +35°C und eine Luftfeuchtigkeit < 75%) sollten für diese Hebehilfe eingehalten werden um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Entsprechende Abweichungen müssen im Einzelfall betrachtet werden.
- Egal ob eine mobile oder stationäre Ausführung, die einzuleitenden Kräfte in die Gebäudestatik müssen beachtet werden!
Bei der mobilen Ausführung wird das Eigengewicht des Industrie-Manipulators deutlich erhöht und könnte somit schon einen Einfluss haben auf den Untergrund (ausreichende Tragfähigkeit oder Fußbodenheizung). Für eine stationäre Lösung, egal ob deckenabgehängt, als Wandkonsole oder als Säulengerät, müssen die Vorgaben an die Verbundankertechnik eingehalten werden: Eine wesentliche Voraussetzung für eine Dübelverankerung ist nach DIN 1045 ein Betonboden der Festigkeitsklassen min. B25 und max. B55 bzw. min. C20/25 und max. C50/60 nach DIN EN 206. Die Dicke des Bodens darf dabei 200mm nicht unterschreiten! Auch der Abstand des Dübels zum Betonrand/Dehnfuge muss mindestens 200mm betragen. Wenn eine Dübelplatte verwendet wird darf keine Dehnfuge innerhalb des Bereiches der Dübelplatte verlaufen. Generell sollte beim Einsatz von Dübelverankerung die Montageanleitung vom Hersteller beachtet werden.
- Ist die Medienversorgung ausreichend?
Als Stromversorgung für das Hebezeug (meistens ein elektrischer Seilbalancer) reichen oft schon die 230V aus. Falls als Hebezeug ein elektrischer Kettenzug verwendet werden sollte können auch 380V erforderlich werden. Viele Industrie-Manipulatoren benötigen für die entsprechende Adaption (meistens ein Lastaufnahmemittel) eine Pneumatikversorgung. Die Schnittstelle beim Leistungsumfang ist meistens der Hauptschalter der Hebehilfe: Manipulator.
2. Bedingungen - Werkstück
- Welche Vorgaben gibt es zur Taktzeit und zur Anzahl der unterschiedlichen Werkstücke?
Bei der Varianz der Werkstücke kommt es hauptsächlich auf die Tragfähigkeit des Industrie-Manipulators an. Wenn diese nicht überschritten wird kann durch die entsprechende Adaption (Traverse oder Lastaufnahmemittel) mühelos zwischen den einzelnen Produkten gewechselt werden. Die Vorgaben zum Takt ist für das Handhabungsgerät: Manipulator extrem wichtig! Dies beeinfluss die Geschwindigkeit der Hub- und Senkbewegung vom Hebezeug. Dort ist die Herausforderung einen Mittelweg für die unterschiedlichen Werker zu finden. Eine geringe Hub- oder Senkbewegung ist hervorragend geeignet für eine anspruchsvolle Aufnahme- oder Ablagesituation. Sie ist aber im gleichen Zuge ungeeignet für das Heben und Senken zwischen den einzelnen Stationen. Eine höhere Geschwindigkeit könnte hier den Ablauf deutlich verkürzen.
- Die bereits angesprochene Tragfähigkeit hat einen maßgebenden Einfluss auf die Abmaße des Industrie-Manipulators.
Hier kommt das Hebelgesetzt zum Einsatz: geringe Lasten ermöglichen große Ausladungen und eine hohe Tragfähigkeit hat einen kurzen Auslegerarm zur Folge. Als Minimalgewicht vom Werkstück startet diese Hebehilfe bei wenigen Kilogramm und die Grenze der Belastbarkeit ist bei ca. 300 - 400kg erreicht.
- Auch bei den Werkstückabmaßen gibt es Grenzen die zu beachten sind!
Die handgeführten Manipulatoren werden zum Großteil mit einem Bediengriff direkt über dem Werkstück bewegt. Ein "zu großes" Werkstück könnte bei dieser Art der Bedienung zu einer unergonomischen Haltung oder generellen Problemen mit der Arbeitssicherheit führen. Auch das "Einfädeln" des Werkstücks in eine entsprechende Halterung könnte durch den Aufbau des Werkstücks beeinflusst werden.
- Wie "heiß" ist das Werkstück?
Soll der Werker ein stark erhitztes Bauteil relativ körpernah transportieren könnte es aufgrund des fehlenden Minimalabstandes zu Verbrennungen kommen!
- Eine Bedienung des Manipulators kann zusätzlich auch mit einem externen Bediengriff erfolgen. Dieser ist dann üblicherweise am Lastaufnahmemittel verbaut.
- Abschließend muss noch der benötigte Arbeitsbereich festgelegt werden
Bei einer geringen Tragfähigkeit von wenigen Kilogramm können Auslegerlängen von 4 - 5m verwendet werden. Wichtig ist noch die Teilung der Armlänge festzulegen. Standardmäßig werden beide Knickarm-Segmente gleich lang gestaltet (2,5m + 2,5m) aber in einigen Fällen ist es durchaus sinnvoll davon abzuweichen um die Anforderung an das Manipulator-Handling gerecht zu werden. Dabei könnte zum Beispiel das erste Arm-Segment eine Länge von 4m und das zweite Arm-Segment eine Restlänge von 1m aufweisen. Auch die Anzahl der Arm-Segmente bzw. Knickpunkte ist nicht fix! Um eine "Radius abhängige" Bewegung in eine lineare ("Radius unabhängige") Bewegung umzuwandeln braucht es wie beim menschlichen Arm 3 Gelenke.
3. Bedingungen - Handlingsgerät
- Bei den jeweiligen Komponenten (Säule, Auslegerarm, Hebezeug/Balancer oder Greifer) kann die Farbgebung nach Wunsch variieren.
- Gibt es Vorgaben zum Material, zu den Ersatz- und Verschleißteilen?
Erfordert das Handling einen Auslegerarm aus Aluminium oder Stahl? Muss das Hebezeug ein elektrischer Seilbalancer, ein elektrischer Kettenzug oder ein Pneumatikzylinder sein? In welcher Form muss die Medienversorgung erfolgen? Alles Fragen die auch zum großen Teil die Instandhaltung betreffen.
- Gibt es Störkonturen im Handlingsbereich?
Jedes Arm-Segment kann individuell mit entsprechenden Bremsen oder Anschlägen versehen werden um eine Kollision mit vorhandenen Aufbauten zu vermeiden.
4. Handhabung vom Werkstück
Zur Visualisierung nutzen wir einen idealen Würfel (mit seinen 6 Seiten) und den folgenden Richtungsangaben:
Das Werkstück (der Würfel) steht vor dem Werker und der Werker schaut auf die Fläche 4. Somit ergibt sich 1 = oben, 2 = unten, 3 = links usw.
- Aufnahmesituation 1
Hier könnte zum Beispiel stehen, dass sich das Werkstück auf Fläche 2 liegend in einer Gitterbox befindet. Über die Seitenflächen 3 - 6 könnte das Werkstück angeschlagen werden.
- Ablagesituation 1
Hier könnte dann zum Beispiel stehen, dass das Werkstück um 180° geschwenkt wird und auf Fläche 1 auf ein Transportband abgelegt wird.
- Aufnahme- und Ablagesituation x
für den Arbeitsbereich können mit unterschiedlichen Mustern unterschiedlichste Auf- und Ablagesituationen entstehen die jeweils beschrieben werden müssten.
In Kombination mit einem Lastaufnahmemittel kann das entsprechende Werkstück geschwenkt werden. In besonderen Anwendungsfällen wird der Auslegerarm an der Spitze mit einer Hubachse erweitert um auftretende Momente zu bewältigen.
- Das oft erforderliche Greifen vom Werkstück bedingt bestimmte Medien am Lastaufnahmemittel / Traverse. Diese werden dann zum Großteil über den Auslegerarm oder bei Bedarf innerhalb der Profile verlegt.
5. Weitere technische Beschreibungen
- Es ist für uns als Hersteller immer hilfreich Bilder und Videos vom Arbeitsablauf oder den Rahmenbedingungen zu erhalten.
Wenn jeder Arbeitsschritt auf diese Weise dokumentiert ist können wir uns ein gutes Bild vom tatsächlichen Verhalten / Ablauf des Bedieners machen. Dies gibt zusätzlich noch die Möglichkeit den Endkunden in seiner Planung zu unterstützen besonders in Bezug auf Ergonomie und Arbeitssicherheit. Somit kann die Hebehilfe: Manipulator gleich nach der Übergabe optimal genutzt werden und es müssen nicht noch erst lästige Testläufe und Anpassungen erfolgen um es dem Werker so angenehm wie möglich zu gestalten.
- der letzte Punkt fällt unter "Sonstiges"
Vielleicht muss die Handhabung des Manipulators mit in die Steuerung einer bereits vorhandenen Vorrichtung eingebunden werden oder mit einer Waage erweitert werden um bestimmte Füllstände zu wiegen.
Zusammenfassung
Waren das vielleicht zu viele Informationen auf einmal?
Eine von uns erstellte Kurz-Checkliste fasst alle diese Punkte zusammen und fordert nur ein Abhaken und ein paar wenige Einträge. Einfach die Checkliste per Mail oder per Telefon anfragen, zusammen mit uns abarbeiten und schon haben wir eine hervorragende Basis!
PRODUKTBROSCHÜRE
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