Automatisierung Kunststoffverarbeitung

Kunststoffteile im Griff

Handling auch bei komplexen Teilen automatisieren
Vierfachgreifer mit angepassten Spreizbacken und Dreibackengreifer.
Mit den richtigen Komponenten lassen sich auch ausgefallenere Aufgaben lösen, wie eine robotergestützte Anwendung aus der Kunststoffbranche zeigt.

Eine Schlüsselrolle innerhalb der Handhabungstechnik spielen die Greifsysteme, denn ihre Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit beeinflussen die Wirtschaftlichkeit der ganzen Produktionseinheit. Greifer müssen nicht nur schnell, sondern auch leicht sein, um die Dynamik der Handhabungsvorgänge möglichst wenig mit ihrem Eigengewicht zu mindern. Zugleich müssen sie angesichts der hohen Stückzahlen, wie sie für Massenartikel kennzeichnend sind, eine hohe Lebensdauer aufweisen und mitunter viele Millionen Zyklen ohne Ausfall überstehen. Ein Beispiel dafür findet sich in einer Anlage für die Produktion von Dichtungen, die der Anlagenbauer EGS Automation für die Südbadischen Gummiwerke SBG konzipiert und gebaut hat. Gefertigt werden auf der Anlage Deckeldichtungen im Mehrkomponenten-Spritzguss für Küchenmaschinen. Die ringförmigen Dichtungen bestehen im Kern in Form aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffring, der mit Silikon umspritzt wird.

Passender Greifer ermöglicht automatisiertes Handling

Im Zentrum der automatisierten Handhabung von Ringen und Dichtungen steht der Sechsachs-Roboter Motoman HP20-D, für den der Anlagenbauer EGS eine spezielle Vierfach-Greifeinheit entwickelt hat. In der Greifeinheit sind vier pneumatisch angetriebene Dreibackengreifer des Typs MGD 812 N von Sommer automatic verbaut. Sie sind laut Hersteller für mindestens zehn Millionen Zyklen ausgelegt und bieten bei geringem Bauvolumen 12 Millimeter Hub. Der große Greiferhub ist notwendig, weil die Kunststoffringe beim Spritzgießen erheblichen Schwund aufweisen und bis zu drei Millimeter schrumpfen. Bei 90 Millimeter wiegt die Einheit knapp 1,7 Kilogramm. Bei höherem Gewicht hätte ein größerer Roboter eingesetzt werden müssen – mit höheren Investitions- und Betriebskosten. Die Entwickler haben die vier Greifer auf einer Grundplatte montiert und mit speziellen Greiferbacken ausgestattet, die das sichere Greifen der Kunststoffringe und der fertigen Dichtungen ermöglichen. Mit dieser Greifeinheit ist der Roboter in der Lage, vier Teile gleichzeitig zu handhaben.

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Durchdachte Abläufe, penible Kontrolle

Die Kunststoffringe werden zunächst in einem Zuführsystem vereinzelt, vom Roboter aufgenommen und in eine Heizvorrichtung gelegt. Nach dem Aufheizen nimmt der Roboter die Ringe wieder auf und legt sie in einer Zwischenkühlstation ab, in der sie gleichmäßige Temperatur annehmen, die für den sicheren Verbund zwischen den beiden Komponenten erforderlich ist. So vorbereitet, werden jeweils vier Ringe in die beiden Wechseltische einer Zuführeinheit eingelegt und direkt in die Form eingefahren, in der sie mit Silikon umspritzt werden.

Qualität hat auch hier oberste Priorität, daher wirft ein Kameraprüfsystem nach dem Spritzgießen einen Blick auf jede einzelne Dichtung. Der Roboter entnimmt dazu je vier Fertigteile aus dem Wechseltisch und fährt mit ihnen unter das Kameraprüfsystem, das die erste Seite der Dichtungen auf Ausbrüche und Risse inspiziert. Um auch die andere Seite kontrollieren zu können, werden die vier Dichtungen in die senkrecht stehenden Öffnungen einer Umgreifstation eingesetzt. Der Roboter wechselt daraufhin die Seite, nimmt die Dichtungen erneut auf und kann dem Kameraprüfsystem auch die Rückseite zeigen.

Die einzelnen Handhabungsprozesse wurden zeitoptimiert aufeinander abgestimmt. Beispielsweise wird die Nebenzeit zur Beladung der Wechseltische und zum Umsetzen der Ringe von der Aufheizstation auf die Zwischenkühlstation genutzt. So liegt die Taktzeit für je vier Fertigteile nur rund 90 Sekunden.

Ausschussteile werden über eine Rutsche in einen Ausschussbehälter transportiert, während über eine separate QS-Rutsche Teile zur manuellen Begutachtung, Prüfung und Vermessung dem Prozess entnommen werden können. Gutteile, die den Prüfprozess erfolgreich durchlaufen haben, werden schließlich auf den Dornen einer Speichervorrichtung aufgereiht. Diese Vorrichtung fasst insgesamt 560 Dichtringe, so dass die Anlage rund 3,5 Stunden autonom arbeiten kann, bevor neue Kunststoffringe zugeführt und die fertigen Teile für die weitere Verarbeitung entnommen werden müssen.

Zuverlässige und effiziente Automationslösungen sind für die Südbadischen Gummiwerke ebenso wie für die gesamte Kunststoffindustrie eine Voraussetzung zur wirtschaftlichen Produktion. Basis dafür sind Automatisierungskomponenten, die teils ganz speziell für die Anforderungen in der Kunststoffbranche entwickelt wurden. Hierzu gehören beispielsweise die Schneidzangenserie ZK 1000, die sich als leichter und dennoch leistungsfähiger Angussschneider einsetzen lässt, oder die schnellen Zangengreifer der Serie GZ, die vor allem für das Entnahmehandling beim Kunststoff-Spritzguss oder für den Einsatz als Angusspicker konzipiert wurden.

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