Die Kombination aus Griffigkeit, Wiederholungsrate, Bewegungsrichtung und Materialgleichmäßigkeit spielt eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit schneller automatisierter Geräte.

Plötzliche Änderungen in der Hochgeschwindigkeitsautomatisierung werden zu häufigen Ereignissen. Schon ein einziger Fehler bei der Entnahme durch einen Saugnapf in zehntausend Zyklen würde wahrscheinlich ausreichen, um die Produktionslinie während einer einzigen Schicht mehrmals anzuhalten. Ebenso kann ein zu langsamer, sanfter Stopp dazu führen, dass sich die Position des zu prüfenden oder zu bearbeitenden Teils ändert, bevor Kamera oder Werkzeug es erreichen können.

Gummielemente an den Schnittstellen automatisierter Produktionslinien sind diejenigen, die diese Funktionen erfüllen, weil sie auch fest zusammenhalten, flexibel sind, Vibrationen reduzieren und in ihre ursprüngliche Form zurückkehren können.

Ihre Wirksamkeit hängt lediglich von Bedingungen ab, die ein bestimmtes Maß an Hitze, Verschleiß und Produktionsabweichung nicht überschreiten.

Schnelleres Heben verändert die Art und Weise, wie ein Produkt konstruiert wird.

Funktioniert eine Komponente bei der Installation unter langsamen Bedingungen einwandfrei, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass sie auch bei Produktionsgeschwindigkeit zuverlässig arbeitet. Beispielsweise kann eine schnelle Beschleunigung dazu führen, dass sich die Sauglippe vom Produkt löst. Eine Dichtung kann sich erhitzen. Stoßdämpfer könnten bei erneuten Stößen noch zurückfedern. Daher beeinflusst die Geschwindigkeit die Belastungsrate und die Anzahl der Zyklen.

Daher ist es für die Spezifizierung von Gummiteilen in Hochgeschwindigkeitsautomatisierungsprozessen mit Parametern wie Zykluszeit, Beschleunigung und Verweilzeit von entscheidender Bedeutung. Die maximale Maschinengeschwindigkeit allein reicht nicht aus. Es gibt Situationen, in denen das Bauteil extremen Belastungen ausgesetzt sein kann, beispielsweise bei einem Notstopp, einem schnellen Richtungswechsel oder einem kurzen Kontakt am Ende des Fahrwegs.

Laut der International Federation of Robotics werden im Jahr 2025 weltweit 603.000 Industrieroboter installiert sein. Dies bedeutet, dass die Anzahl der weltweit im Einsatz befindlichen Roboter die Fünf-Millionen-Marke überschritten hat. Daher benötigen robotergesteuerte Automatisierungssysteme zuverlässige und flexible Roboter-zu-Roboter-Schnittstellen, um die Anlagenverfügbarkeit zu gewährleisten.

Die Greifer sollten auch bei Produktschwankungen zuverlässig bleiben.

Gummisaugnäpfe für die Automatisierung passen sich der Form des Werkstücks an und bilden gleichzeitig den erforderlichen Umfang, um Gegenstände im Vakuum zu fixieren. Die Form der Lippe, die Größe des Saugnapfs, die Konstruktion im Inneren des Faltenbalgs, der Härtegrad des Materials und die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen die Dichtleistung. Je nach Untergrund – eine glatte Metallplatte, ein poröser Karton und ein flexibler Beutel – sind unterschiedliche Saugnapfeigenschaften erforderlich.

Die statische Hubkraft dient lediglich als Referenzwert. Bei schnelleren Bewegungen kann die Trägheit entweder das Objekt selbst verschieben oder dazu führen, dass sich die Dichtlippe von der Auflagefläche abhebt. Die Prüfung des Saugmechanismus sollte die geplante Beschleunigung, die Roboterposition, den Produktschwerpunkt sowie jegliches Öl, Pulver oder Feuchtigkeit auf der Oberfläche berücksichtigen.

Ein Fallbeispiel von Schmalz beschreibt eine Roboterzelle, die Halbleiterbauteile mithilfe von 176 flachen Saugnäpfen aus NBR-ESD handhabt. Der Hersteller gibt eine Zielrate von bis zu 31.000 Chips pro Stunde an. Geringe axiale Bewegungen und die Kontrolle elektrostatischer Entladungen waren wichtig, da die Bauteile empfindlich sind und präzise platziert werden müssen.

Piab veröffentlichte einen weiteren Fallbericht über verpackte Snacks, die von einem FlexPicker-Roboter entnommen wurden. Abgenutzte Becher hatten zu Vakuumverlust und Produktverlusten geführt. Der Lieferant berichtet, dass eine andere rechteckige Becher- und Vakuumanordnung die Produktivität des Roboters durch die Reduzierung von Produktverlusten um 70 Prozent steigern konnte.

Hierbei handelt es sich um öffentlich zugängliche Fallstudien von Zulieferern, nicht um Kundenergebnisse von Yida. Sie verdeutlichen, warum Gummisaugnäpfe für die Automatisierung auf Oberfläche, Bewegung und Vakuum abgestimmt sein müssen. Die genannten Werte lassen sich nicht ohne eigene Versuche auf andere Produktionslinien übertragen.

Wiederholte Bewegung deckt Schwächen in der Geometrie auf

Flexible Dichtungen, Faltenbälge, Membranen und Kabeldurchführungen können sich in einer automatisierten Fertigungszelle millionenfach bewegen. Risse entstehen häufig an Stellen mit hoher Belastung: an scharfen Dickenübergängen, Faltkanten, Schnittkanten oder Klemmstellen. Selbst ein hochfestes Dichtungsmittel kann eine Verformung nicht korrigieren, bei der ein kleiner Bereich den Großteil der Bewegung aufnehmen muss.

Hublänge und Geschwindigkeit sollten separat erfasst werden. Ein kurzer Hub bei sehr hoher Frequenz kann zu Hitzeentwicklung und Ermüdung führen, während ein langer, gelegentlicher Hub eine höhere Spitzenbelastung verursachen kann. Winkelabweichung und Torsion müssen ebenfalls angegeben werden, wenn die Bewegung nicht rein linear ist.

Kundenspezifische Gummikomponenten können Montagewülste, -lippen oder Zugentlastungsabschnitte integrieren, wodurch die Anzahl separater Bauteile in der Baugruppe reduziert wird. Durch die Integration werden die Formteile Teil der Bewegungsabläufe. Werkzeuge, Wandstärke und Klemmung müssen die flexible Zone an der vorgesehenen Position fixieren.

Vibrationen können das Produkt und den Sensor durchdringen.

Die Schwingungsdämpfung mittels Gummischichten ist eine der möglichen Methoden, die unterhalb der Bodenplatte, der Verbindung zwischen Fahrer und Rahmen, der Kamera und dem Endeffektor realisiert werden können. Unterschiedliche Positionen dieser Komponenten erfüllen unterschiedliche Zwecke. So kann die Schwingungsdämpfung, je nach Ausführungsmethode, neben der Reduzierung von Bodenschwingungen auch dazu beitragen, Unschärfen in den Bildern zu vermeiden oder die Kraftmessdose vor Werkzeugstößen zu schützen.

Eine höhere Nachgiebigkeit kann unerwartete Verformungen verursachen. Ein leicht federnder Sockel kann das Absenken der Bewegung verzögern und die Positioniersteifigkeit verringern. Die Isolationsfähigkeit sollte anhand der Frequenzen der maschineninduzierten Schwingungen sowie des Gewichts der getragenen Einheit und der zulässigen Bewegungsamplitude geprüft werden, nicht nur anhand der Härte allein.

Zur Schwingungsdämpfung mit Gummimaterialien sollten Messungen unter anderem Anlaufphasen, reguläre Betriebszustände, Drehzahländerungen und Notstopps der Maschine umfassen. Ein Bauteil, das bei einer bestimmten Frequenz optimale Leistung erbringt, kann bei weiterer Beschleunigung der Maschine schlechter funktionieren.

Stopper und Stoßdämpfer brauchen eine Weile, bis sie einsatzbereit sind.

In vielen Fällen werden Gummistopfen als Stoßdämpfer geformt, um Schlitten, Tore, Paletten und Teile vor dem Endanschlag zu schützen. Die von ihnen ausgeübte Kraft erhöht sich bei Kompression; die innere Hysterese hingegen wandelt einen Teil der Bewegungsenergie in Wärme um. Nach zahlreichen Kollisionen kann die Temperatur deutlich ansteigen, wodurch sich das Verhalten des Teils verändert, ohne dass es in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.

Energie, die Geschwindigkeit, mit der sich die Objekte annähern, das Ablenkungspotenzial und die Häufigkeit solcher Ereignisse sind die Eingangsgrößen, die korrekt verwendet werden sollten.

Bei einem Stoßfänger, der ausschließlich nach der maximalen statischen Last ausgewählt wird, die er tragen kann, ist es sehr wahrscheinlich, dass der Stoßfänger eine vollständige Kompression erfährt und dadurch die Lastspitze, die er übertragen kann, sehr hoch wird.

Wenn der Kontakt nicht mittig erfolgt, kann sich der Einsatz zudem verbiegen oder das Gummi kann an beiden Kontaktpunkten durch Scherkräfte eingeschnitten werden.

Dichtungen sollten Reibung minimieren und Verunreinigungen verhindern.

Dynamische Dichtungen in Pneumatikzylindern, Indexiereinheiten, Dosierern usw. müssen die Leckage auf ein Minimum reduzieren, ohne dabei eine signifikante Losbrechkraft zu erzeugen.

Sehr häufiges Betätigen eines Dichtungssystems kann zu Schmierstoffverbrauch und einer Polierung der Kontaktfläche führen, was wiederum Wärmestau zur Folge hat. Darüber hinaus kann sich ein winziges Partikel, das sich in der Dichtung festsetzt, zu einer Hauptursache für Abrieb entwickeln und bei jedem Hub Verschleiß verursachen.

Bauteile, die unter sehr hohen Drehzahlen arbeiten, müssen aggressiven Chemikalien wie Reinigungsmitteln, Prozessölen, Stäuben oder Lebensmittelresten standhalten. Die Beständigkeit gegenüber verschiedenen Chemikalien variiert im Allgemeinen stark je nach Materialart. Daher muss die Entscheidung auf der Grundlage der tatsächlichen Materialzusammensetzung und der tatsächlichen Expositionsbedingungen getroffen werden.

Unter Umständen muss eine Dichtung, die in einer Produktionslinie für Lebensmittel, Batterien oder Halbleiter eingesetzt wird, Reinigungsanforderungen erfüllen – nicht nur hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, sondern vor allem auch dann, wenn sich das Bauteil noch in gutem Zustand befindet. Partikel, extrahierbare Stoffe, Markierungen und elektrostatische Eigenschaften des Bauteils können den gesamten Prozess beeinflussen.

Bei hohem Durchsatz ist die Produktionskonsistenz wichtiger.

Geringfügige Änderungen der Lippenstärke, Härte oder Aushärtung können bei einem manuellen Test kaum Auswirkungen haben, aber den Auslösezeitpunkt an einer schnell laufenden Maschine beeinflussen. Die Zeichnung sollte die Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheiten angeben, die Griffigkeit, Reibung, Luftstrom oder Rückstellvermögen bestimmen.

Kundenspezifische Gummikomponenten sollten stichprobenartig aus verschiedenen Kavitäten und Produktionschargen geprüft werden, wenn Abweichungen die Produktionszeit beeinflussen könnten. Funktionsprüfungen können die Maßprüfung ergänzen. Beispielsweise können kontrollierte Vakuumabfall-, Durchbiegungskraft- oder Abreißtests Veränderungen aufdecken, die bei einer allgemeinen Sichtprüfung nicht erkennbar sind.

Was gemeinsame Standards festlegen

ISO 10218-1:2025 behandelt die Sicherheit von Industrierobotern, während ISO 10218-2:2025 Roboteranwendungen und -zellen abdeckt. Sie legen jedoch nicht die Dauerfestigkeit von beliebigen Bechern, Dichtungen, Stoßdämpfern oder Halterungen fest.

ASTM D430 beschreibt vergleichende dynamische Ermüdungsprüfungen für Gummi und Gummi-Gewebe-Verbundwerkstoffe. Die Norm weist darauf hin, dass keine exakte Korrelation mit den Betriebsbedingungen abgeleitet werden kann, da diese variieren. Ein Coupon-Test bildet weder die Formgeometrie noch die Vorspannung oder Temperatur der Produktionslinie ab.

ASTM D471 bewertet Veränderungen nach kontrollierter Flüssigkeitseinwirkung, und ASTM D575 misst das Kompressionsverhalten. Beide Normen ermöglichen den Vergleich von Materialien, weisen jedoch keine Aussage über Zyklenstabilität, Greifleistung oder Maschinengenauigkeit von Gummikomponenten in automatisierten Produktionslinien nach.

Eine fertige Teilevalidierungssequenz

Beginnen Sie mit der Materialidentifizierung, den Abmessungen und dem visuellen Zustand. Prüfen Sie Dichtkanten, flexible Wände, verklebte Einsätze und Schnittkanten. Montieren Sie die Teile mit den Fertigungswerkzeugen auf den Gegenstücken unter Einhaltung der relevanten Toleranzgrenzen.

Führen Sie eine langsame Funktionsprüfung durch, um Passgenauigkeit und grundlegende Funktion zu bestätigen, und erhöhen Sie anschließend die Geschwindigkeit auf die geplante Produktionsgeschwindigkeit. Messen Sie die mit der Bearbeitung des Teils verbundenen Größen: Vakuumleckage, Greiferfolg, Reibung, Verschiebung, Aufprallkraft, Vibration oder Zykluszeit.

Fügen Sie die vorgegebenen Temperatur-, Verschmutzungs-, Chemikalien- und Reinigungsbedingungen hinzu. Verwenden Sie repräsentative Produkte, da Oberflächenabweichungen die Greifergebnisse maßgeblich beeinflussen können. Planen Sie Stopps und Neustarts ein, wenn das Werkstück während der Stillstandszeiten abkühlt oder sich entspannt.

Führen Sie die Zyklenzählung entsprechend dem vorgeschlagenen Wartungsintervall durch. Überprüfen Sie die Ausgangsmessungen in den geplanten Phasen erneut. Untersuchen Sie nach der Prüfung auf Risse, Verschleiß, bleibende Verformungen, Bindungsbewegungen und jegliche Übertragung von Rückständen auf das Produkt oder die Maschine.

Vor dem Testlauf sollten Akzeptanzgrenzen definiert werden. Eine Aussage wie „kein Fehler“ ist für eine Schnellfertigung zu vage. Der Plan sollte zulässige Fehlpicks, Leckagen, Kraftänderungen, Vibrationen, Maßabweichungen und sichtbare Schäden festlegen.

Informationen, die vor der Entwicklung benötigt werden

Geben Sie Zykluszeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Hub, Aufprallbedingungen und Jahreszyklen an. Ergänzen Sie die Angaben zu Produktoberfläche, Vakuumniveau, Druck, Belastung, Temperatur, Chemikalien, Reinigungsverfahren, Schmierung und verfügbarem Montageraum.

Geben Sie die Funktionsgrenze und die Folgen eines Fehlers an. Nützliche Details sind die zulässige Fehlgriffrate, die Auslösezeit, Leckagen, die Einschwingzeit, die Produktkennzeichnung und das geplante Austauschintervall. Fotos oder Videos der Bewegung können Belastungen verdeutlichen, die in einer Teilezeichnung schwer darzustellen sind.

Zusammenarbeit mit Yida

Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. entwickelt Formteile aus Elastomer für kundenspezifische Anlagen. Unsere Übersicht umfasst Formbarkeit, Materialmischungen, kritische Geometrie und Prüfmerkmale für Teile, die in der automatisierten Handhabung, Abdichtung, Dämpfung und im Schutz eingesetzt werden.

Der sinnvollste Ausgangspunkt ist der Linienzustand, nicht eine allgemeine Materialanforderung. Sind Daten zu Geschwindigkeit, Bewegung, Umgebung und Abnahmekriterien verfügbar, kann Yida einen Musterplan für Hochgeschwindigkeits-Automatisierungsgummiteile erstellen, ohne einen Standard-Materialtest als Nachweis der Leistungsfähigkeit der fertigen Linie heranzuziehen.