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Robotereinsatz in der Kunststoffindustrie

Robotereinsatz in der KunststoffindustrieDas Maß aller Dinge

Produktion eines Stoßfängerträgers

Überwiegend große Komponenten für die Automobilindustrie und hierbei besondere für Nutzfahrzeughersteller produziert die Karl Krumpholz Kunststofftechnik im fränkischen Redwitz-Unterlangenstadt. Das Unternehmen setzt auf hoch flexible und automatisierte Spritzgießtechnik und integriert verschiedene Arbeitsschritte mit Hilfe eines Konsolroboters.

Ursprünglich als Formenbau gegründet, betreibt Krumpholz seit 1992 auch eine eigene Kunststofftechnik. Von der zunächst schwerpunktmäßig belieferten Branchen Elektro- und Spielzeugindustrie sowie der Herstellung von Produkten zum Babyschutz, hat sich das Unternehmen heute auf die Produktion von großvolumigen Kunststoffteilen für die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie spezialisiert. Seit Ende März 2013 produziert Krumpholz auf einer 23.000 kN Spritzgießmaschine von Krauss-Maffei verschiedene Bauteile für das Kunststoffstoßfängersystem eines deutschen Nutzfahrzeugherstellers.

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"Wir haben nach einer Lösung gesucht, mit der die verschiedenen Kunststoffteile, die wir auf der Maschine produzieren, nicht nur gehandhabt, sondern auch nach dem Spritzgießvorgang einfach, schnell und präzise bearbeitet werden können - und das in optimalen Zykluszeiten", erklärt Steffen Rubenbauer, Technischer Leiter bei Krumpholz Kunststofftechnik. Die Anforderungen waren klar: Flexibilität und Reichweite. Die Lösung: An der vom Systempartner SAR integrierten Automatisierung arbeitet ein Konsolroboter des Typs Kuka KR 120 R3900 Ultra.

Viele Folgeschritte flexibel automatisiert
Auf der Anlage laufen momentan verschiedene Werkzeuge für das Kunststoffstoßfängersystem. Der Konsolroboter entnimmt zum Beispiel bei der Produktion des Stoßfängerträgermittelteil zunächst mithilfe eines Greifers die Buchsen von der Zuführstation und bringt sich in Warteposition zwischen den Maschinenholmen, während das Werkzeug noch geschlossen ist. Die Maschine öffnet und der Roboter legt düsenseitig die Buchsen in das Werkzeug ein. Anschließend dreht er seinen Greifer um 90 Grad, um das ausgestoßene Kunststoffteil aufzunehmen. Nachdem der Roboter den Greifer dynamisch aus dem Werkzeugraum entfernt hat, folgen die automatischen Arbeitsschritte Angussbeschnitt und, bei verschiedenen Bauteilvarianten, das Befräsen von Konturen. Anschließend legt der Roboter das Teil in eine Erkaltungs-Vorrichtung, um Verzug zu vermeiden. "Diese Aufgabe war nur mit einem Sechsachsroboter zu lösen, ein Linearportal hätte spätestens hier seine Grenzen erreicht", erklärt Steffen Rubenbauer. In die zukunftsweisende Anlage sind zudem alle gängigen Prozesse integriert, vom Bedienen des Buchsenmagazins über den Beschnitt bis zum Beflämmen der Kunststoffteile. Alle nachgelagerten Arbeitsschritte an den Kunststoffteilen erledigt der Konsolroboter während der Einspritz- und Kühlphase der Maschine.

Die KR Quantec Konsolroboter wurden laut Hersteller Kuka speziell für die Anforderungen der Kunststoffbranche entwickelt. Das um bis zu 330 Kilogramm verringerte Eigengewicht und die um 400 Millimeter nach vorne und unten verlagerte Achse 2 bieten vielerlei Optionen beim Einsatz an der Spritzgießmaschine. Elf Robotertypen mit Traglasten zwischen 90 und 270 Kilogramm und Reichweite zwischen 2900 und 3900 Millimeter ermöglichen den Einsatz an Spritzgießmaschinen von typischerweise 10.000 bis 40.000 kN Schließkraft. Die Roboter-Baureihe arbeitet in allen sechs Achsen mit Getrieben, die Wartungsintervalle sind mit 20.000 Betriebsstunden angegeben. Damit laufen auch Rund-um-die-Uhr-Produktionen langfristig wartungsfrei.

Reichweite und Einbauraum
Der Konsolroboter bei Krumpholz erschließt den Arbeitsbereich von oben kommend nach unten. Die hier eingesetzte Variante bietet 3900 Millimeter Reichweite bei 120 Kilogramm Traglast. Dank geringen Bauhöhe braucht der Sechsachser nur vergleichsweise wenig Raum nach oben: Der Roboter arbeitet bei Krumpholz direkt unterhalb des Hallenkrans. Zudem wird der Bewegungsdrang des Konsolroboters von der Software Safeoperation nach oben eingegrenzt. So kann der Kran ungehindert über die produzierende Anlage fahren. Auch wenn ein größerer Greifer zum Einsatz kommt, besteht laut Krumpholz keine Kollisionsgefahr. Darüber hinaus arbeitet der Roboter seitlich und platzsparend neben einer Holmziehvorrichtung, auch dies ist ein Argument für den Industrieroboter auf der festen Werkzeugaufspannplatte. Mit dem geringen Eigengewicht erreiche der Konsolroboter hohe Dynamik und kurze Zykluszeiten bei einer Taktzeitreduzierung von bis zu 30 Prozent. Zudem ermögliche das geringe Gewicht des Roboters den Einsatz einer einfachen und kostengünstigen Grundplatte und traget bedeutend zur Energieeffizienz des Gesamtsystems bei.

Ein Fazit, das Steffen Rubenbauer bestätigt: "Wir können schon heute sagen, dass Flexibilität und Reichweite des Kuka Roboters einmalig sind und uns überzeugen." Neue Projekte und Aufgaben für den Konsolroboter seien bereits in Sicht: In naher Zukunft wird Krumpholz weitere Kunststoffteile, unter anderem Schweller für die Automobilindustrie, auf der Anlage laufen lassen.

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