Multikupplungstechnik (Mehrfachkupplungen)
-hilfskraftbetätigt

Bei einer Vielzahl von Anwendungen genügt eine manuelle Betätigung nicht den Erfordernissen. Handbetätigte Multikupplungen lassen sich beispielsweise nur selten in einen vollautomatischen Betriebsablauf integrieren. Dort werden Multikupplungssysteme bevorzugt, deren Kuppelbewegung mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgt.

Eine sehr wirtschaftliche Lösung stellt eine Multikupplung dar, welche externe Bewegungsabläufe (wie Anschieben, Aufsetzen etc.) für die Füge- und Trennarbeit ausnutzt.

In diesem Fall genügen zwei Trägerkörper oder Platten mit Führungselementen. Eine Trägerplatte sollte schwimmend gelagert sein, damit bauseitige Abweichungen ausgeglichen werden können. Die Belegung der Multikupplungsplatte mit Medienelementen erfolgt je nach Anforderung.

Nicht immer liegen bei der Anwendung von Multikupplungen Verhältnisse vor, die erlauben, dass durch bauseitige Bewegungsabläufe die Füge- und Trennbewegung übernommen werden können. In solchen Fällen muss die Multikupplung um ein Bewegungssystem erweitert werden. Man spricht dann häufig nicht mehr von Multikupplungen, sondern von Dockingsystemen.

Ein sehr einfaches Bewegungssystem lässt sich durch die Verwendung von Pneumatik- oder Hydraulikzylindern oder motorisch angetriebenen Spindeln realisieren.

Die Loshälfte (Versorgungsseite) besteht aus einer Winkelkonsole, an der ein oder mehrere pneumatisch/hydraulisch betriebene Zylinder befestigt sind. An der Kolbenstange der Zylinder ist eine Traverse befestigt, deren vordere Platte die Medienelemente, Führungsbolzen und Sensoren aufnimmt.

Die Medienelemente sind zur besseren Schlauch- und Leitungsführung, und um der Loshälfte während der Zustellbewegung die nötige Bewegungsfreiheit zu geben, meistens mit um 90° abgewinkelten Anschlüssen versehen.

Die Festhälfte besteht aus einer Platte, die an einem bauseitig vorhandenen Gestell schwimmend gelagert befestigt ist. Aufgrund der vorhandenen Platzverhältnisse sind die Anschlüsse gerade ausgeführt. Bei dieser Konstruktion muss die von dem Zylinder aufgebrachte Kuppelkraft von dem Gestell, welches die Multikupplungsfesthälfte trägt, aufgefangen werden. Dies bedeutet, dass diese Komponente der Anlage eine entsprechende Stabilität haben muss.

Bei dieser aufwendigen Konstruktionsvariante wird die Kraft, die beim Kuppelvorgang aufgrund von Materialreibung, Ventilfedern und Medienrestdrücken aufgebracht werden muss, nicht in die Befestigung der Multikupplungsfesthälfte (Bauträgergestell) eingeleitet. Deshalb können die entsprechenden Anlagenkomponenten schwächer ausgeführt werden.

Die Loshälfte einer Multikupplung in Einzugstechnik besteht im allgemeinen aus einer Grund- oder Befestigungsplatte, an der mindestens zwei Säulenführungen angebracht sind. Auf diesen Führungen sitzt freibeweglich die Trägerplatte mit den Medienelementen. An dieser Trägerplatte ist ein doppelt wirkender Pneumatik- oder Hydraulikzylinder angeflanscht. Platten und Zylinder sind mit Sensoren versehen, die die momentane Kuppelstellung anzeigen. Der Aufbau und die Befestigung der Festhälfte entsprechen der der vorher beschriebenen Stoßtechnik.

Der Fügevorgang beginnt bei dieser Variante mit dem Ausfahren der Zylinderkolbenstange. Die als Verriegelungsbolzen ausgebildete Spitze dieser Kolbenstange verriegelt auf der Festhälfte in einer dafür vorgesehenen Verriegelungsbuchse automatisch. Durch Umsteuerung des Zylinders bewegt sich nun die angeflanschte Trägerplatte der Loshälfte auf die Trägerplatte der Festhälfte zu, bis die gekuppelte Position erreicht ist.

Durch die feste Verbindung Kolbenstange/Verriegelungsbuchse bleiben die beim Kuppelvorgang auftretenden Kuppelkräfte immer innerhalb dieses Systems und werden nicht in die Befestigungen der Multikupplungen weitergeleitet.

Vergleicht man den Aufwand der in den beiden vorherigen Kapiteln beschriebenen Techniken, so kommt man zu dem Ergebnis, dass zum kräfteneutralen Kuppeln ein erheblicher konstruktiver und steuerungstechnischer und somit auch finanzieller Aufwand erforderlich ist. In einigen Fällen lässt sich dieser Aufwand umgehen, und zwar immer dann, wenn unter Ausnutzung des Bewegungsablaufes z. B. seitliches Zuführen eines Bauteileträgerwagens sich eine Zwischenlösung verwirklichen lässt.

Der Aufbau der Grundkonstruktion dieser Multikupplungsvariante ist ähnlich der vorher beschriebenen Stoßtechnik. Zusätzlich sind bei dieser Variante an der Konsole der Loshälfte und an der Trägerplatte der Festhälfte Stoßfängerlaschen angeordnet. Die Festhälfte ist zusätzlich zu der schwimmenden Lagerung in Kuppelrichtung mit einer federbelasteten Vorspannung versehen, damit sich beim Einleiten der Kuppelbewegung die Festhälfte an die Anschläge der Loshälfte anlegen kann.

Der Ablauf eines Kuppelvorganges beginnt mit dem Einkämmen der bewegten, z. B. an einem Bauteileträgerwagen sitzenden Festhälfte in die stationäre Loshälfte. Die Bewegung kann horizontal und/oder vertikal erfolgen. Lediglich die Stoßfängeranschläge müssen entsprechend dieser Bewegung angeordnet werden. Nach Meldung des eingekämmten Zustandes mittels Sensorik beginnt der eigentliche Fügevorgang – wie bei einer normalen Stoßtechnik. Der Unterschied dabei ist, dass die Festhälfte mit federbelasteter Vorspannung beim Zentrieren gegen die Anschläge der Loshälfte gedrückt wird und somit die nun auftretenden Kuppelkräfte in die Stoßfänger der Loshälfte geleitet werden und nicht in Bauteileträgerwagen.

Spezielle Aufgaben erfordern spezielle Lösungen. Zum Andocken von Multikupplungs-Loshälften an Festhälften, die aufgrund unterschiedlicher Werkzeuggrößen im Abstand zueinander stark differieren, wurde eine Einzugstechnik mit Vorpositionierung über einen Linearantrieb (Spindelantrieb) entwickelt. Der Spindelantrieb hat die Aufgabe, größere Abstände zwischen den Kupplungshälften zu überbrücken, da normale Pneumatik- oder Hydraulikzylinder entweder an ihre Hubgrenzen stoßen oder aufgrund des Hubes zu großen Einbauabmessungen führen.

Der Spindelantrieb hat in diesem Fall die Aufgabe, die Multikupplungs-Loshälfte bis auf einen genau definierten Abstand an die Festhälfte heranzufahren. Mittels Endschalter oder Sensorik wird das Erreichen der gewünschten Position festgestellt. Der weitere Fügevorgang erfolgt dann wie bereits im Kapitel "Multikupplungen in Einzugstechnik" beschrieben.

Um in Fertigungsstraßen einen flexiblen Produktionsablauf zu erreichen, müssen sich die dort eingesetzten Roboter schnell den wechselnden Bedingungen anpassen können. Aus diesem Grund werden Roboter mit Werkzeugwechselsystemen ausgerüstet.

Da Roboterarm und Werkzeugablage in den meisten Fällen nur geringe Reaktionskräfte aufnehmen können, wird hier bevorzugt mit Dockingsystemen in kräfteneutraler Einzugstechnik gearbeitet. Aufgrund der Robotertragkraft ist es wichtig, Werkzeuge und Werkzeugwechselsysteme möglichst kompakt und leicht zu bauen.