Die Farason Corp. entwickelt und fertigt seit über 25 Jahren automatisierte Montagesysteme. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Coatesville, Pennsylvania, entwickelt automatisierte Systeme für Lebensmittel, Kosmetika, Medizinprodukte, Pharmazeutika, Körperpflegeprodukte, Spielzeug und Solarmodule. Zu den Kunden des Unternehmens zählen Blistex Inc., Crayola Crayons, L'Oréal USA, Smith Medical und sogar die US Mint.
Pharason wurde kürzlich von einem Hersteller medizinischer Geräte kontaktiert, der ein System zur Montage zweier zylindrischer Kunststoffteile entwickeln wollte. Ein Teil wird in das andere gesteckt, und die Baugruppe rastet ein. Der Hersteller benötigte eine Kapazität von 120 Komponenten pro Minute.
Komponente A ist ein Fläschchen mit einer im Wesentlichen wässrigen Lösung. Die Fläschchen haben einen Durchmesser von 0,375 Zoll und eine Länge von 1,5 Zoll und werden von einem geneigten Scheibensortierer beschickt, der die Teile trennt, sie am größeren Durchmesserende aufhängt und in eine C-förmige Rutsche entlädt. Die Teile gelangen auf ein sich in eine Richtung erstreckendes, auf dem Rücken liegendes Förderband.
Komponente B ist eine röhrenförmige Hülse zur Aufnahme des Fläschchens für den Transport zu nachgelagerten Geräten. Die 0,5 Zoll im Durchmesser und 3,75 Zoll langen Hülsen werden von einem Bag-in-Disk-Sortierer zugeführt, der die Teile in radial um den Umfang einer rotierenden Kunststoffscheibe angeordnete Taschen sortiert. Die Taschen sind der Form des Werkstücks angepasst. Die Presence Plus Kamera von Banner Engineering Corp. ist außen an der Schale angebracht und erfasst die darunter vorbeilaufenden Details. Die Kamera richtet das Teil aus, indem sie die Verzahnung an einem Ende erkennt. Falsch ausgerichtete Komponenten werden durch den Luftstrom aus den Taschen geschleudert, bevor sie die Schale verlassen.
Scheibensortierer, auch Zentrifugalförderer genannt, nutzen keine Vibrationen zum Trennen und Positionieren von Teilen. Stattdessen nutzen sie das Prinzip der Zentrifugalkraft. Die Teile fallen auf eine rotierende Scheibe und werden durch die Zentrifugalkraft an den Rand des Kreises geschleudert.
Der Beutelscheibensortierer funktioniert wie ein Rouletterad. Während das Teil radial vom Zentrum der Scheibe wegrutscht, greifen spezielle Greifer am äußeren Rand der Scheibe das korrekt ausgerichtete Teil auf. Wie bei einem Vibrationsförderer können fehlausgerichtete Teile hängen bleiben und wieder in Umlauf gelangen. Der Schrägscheibensortierer funktioniert ähnlich, wird aber zusätzlich durch die Schwerkraft unterstützt, da die Scheibe geneigt ist. Anstatt am Rand der Scheibe zu verharren, werden die Teile zu einem bestimmten Punkt geführt, wo sie sich am Ausgang des Förderers aufreihen. Dort nimmt das Anwenderwerkzeug korrekt ausgerichtete Teile auf und blockiert fehlausgerichtete Teile.
Diese flexiblen Förderer können durch einfaches Auswechseln der Vorrichtungen eine Vielzahl von Teilen gleicher Form und Größe aufnehmen. Der Klemmenwechsel erfolgt werkzeuglos. Zentrifugalförderer ermöglichen höhere Förderraten als Vibrationstrommeln und bewältigen häufig Aufgaben, die Vibrationstrommeln nicht bewältigen können, wie z. B. ölige Teile.
Komponente B verlässt den Sortierer unten und gelangt in einen 90-Grad-Vertikalroller, der senkrecht zur Laufrichtung auf ein Gummibandförderband umgeleitet wird. Die Komponenten werden am Ende des Förderbands und in eine vertikale Rutsche geführt, wo die Säule geformt wird.
Die bewegliche Balkenhalterung entnimmt Komponente B aus dem Gestell und übergibt sie an Komponente A. Komponente A bewegt sich senkrecht zur Montagehalterung, tritt in den Waagebalken ein und bewegt sich parallel zu und neben der entsprechenden Komponente B.
Bewegliche Balken ermöglichen eine kontrollierte und präzise Bewegung und Positionierung der Komponenten. Die Montage erfolgt anschließend mit einem pneumatischen Schieber, der ausfährt, Komponente A berührt und in Komponente B schiebt. Während der Montage wird die Komponente B durch die obere Einhausung an ihrem Platz gehalten.
Um die Leistung zu erreichen, mussten die Ingenieure von Farason sicherstellen, dass der Außendurchmesser des Fläschchens und der Innendurchmesser der Hülse enge Toleranzen einhielten. Darren Max, Anwendungsingenieur und Projektmanager bei Farason, erklärte, der Unterschied zwischen einem korrekt und einem falsch platzierten Fläschchen betrage nur 0,03 Zoll. Hochgeschwindigkeitsprüfung und präzise Positionierung sind Schlüsselaspekte des Systems.
Banners Lasermesstaster prüfen die exakte Montage der Bauteile auf Gesamtlänge. Ein zweiachsiger kartesischer Roboter mit sechsachsigem Vakuum-Endeffektor nimmt die Bauteile vom Hubbalken auf und übergibt sie an eine Vorrichtung auf dem Zuführband der Accraply-Etikettiermaschine. Als fehlerhaft erkannte Bauteile werden nicht vom Hubbalken entfernt, sondern fallen vom Ende in einen Auffangbehälter.
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