Bestücken, Entnehmen und Nacharbeiten flexibel automatisieren

Roboter nutzt auch die Nebenzeiten

Mit Hilfe eines Konsolroboters hat der Spritzgießer Krumpholz Kunststofftechnik das Spritzgießen großer Bauteile für den Fahrzeugbau und nachfolgende Bearbeitungsschritte mit überschaubarem Aufwand automatisiert.

Das 1955 im fränkischen Kronach als Formenbau gegründete Unternehmen Karl Krumpholz verfügt seit 1992 auch über eine Fertigung: Die Krumpholz Kunststofftechnik produziert mit derzeit rund 60 Mitarbeitern am Standort Redwitz-Unterlangenstadt vor allem großvolumigen Kunststoffteile für die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie. Seit Ende März 2013 gehört auch eine 23.000-Kilonewton-Spritzgießmaschine von Kraussmaffei zum umfangreichen Maschinenpark. Darauf werden verschiedene Bauteile für das Kunststoffstoßfängersystem eines deutschen Nutzfahrzeugherstellers produziert.

"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 vom Kuka Systempartner SAR integriert Lösung enthält als Kernelement einen Konsolroboter des Typs Kuka KR 120 R3900 Ultra.

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Auf der Anlage laufen momentan verschiedene Werkzeuge für das Kunststoffstoßfängersystem. Der Konsolroboter entnimmt zum Beispiel beim Stoßfängerträgermittelteil zunächst mit Hilfe eines Greifers die Buchsen von der Zuführstation und bringt sich in Warteposition zwischen den Maschinenholmen, während der Artikel gespritzt wird. 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 sich der Roboter dynamisch aus der Maschine entfernt hat, folgen der Beschnitt des Angusses und bei verschiedenen Varianten das Befräsen des Bauteils. Anschließend legt er das Teil in eine Erkaltungs-Vorrichtung, in der die Kunststoffteile zur Verhinderung von Schwund in der richtigen Lage gehalten werden. "Diese Aufgabe war nur mit einem Sechsachsroboter zu lösen, ein Linearportal hätte hier seine Grenzen erreicht", erklärt Steffen Rubenbauer. In die Anlage seien zudem alle erforderlichen Vorrichtungen und Prozesse integriert, vom Buchsenmagazin über den Beschnitt bis zum Beflämmen der Kunststoffteile. Alle nachgelagerten Arbeitsschritte an den Kunststoffteilen können der Konsolroboter während der Zykluszeit des Spritzgießens erledigen.

Roboter für die großen Maschinen

Der Konsolroboter erschließt den Arbeitsbereich der Spritzgießmaschine von oben kommend nach unten.

Die Serie, aus der auch der hier eingesetzte Roboter stammt, zielt laut Hersteller speziell für die Kunststoffbranche. Das um bis zu 330 Kilogramm verringerte Eigengewicht und die um 400 Millimeter nach vorne und unten verlagerte Achse 2 mache sie besonders geeignet zum Einsatz an der Spritzgießmaschine. Elf Robotertypen mit Traglasten zwischen 90 und 270 Kilogramm und Reichweiten von 2900 bis 3900 Millimeter sollen den Einsatz an Spritzgießmaschinen von 10.000 bis 40.000 Kilonewton Schließkraft ermöglichen. Alle sechs Achsen arbeiten mit Getrieben, deren Wartungsintervall mit 20.000 Betriebsstunden angegeben ist.

Der Konsolroboter bei Krumpholz erschließt den Arbeitsbereich von oben kommend nach unten. Er verfügt über 3900 Millimeter Reichweite bei 120 Kilogramm Traglast. Dank geringen Bauhöhe braucht der Sechsachser nur wenig Raum nach oben: Der Roboter arbeitet bei Krumpholz knapp unterhalb des Hallenkrans. Zudem begrenze der Kuka-Software Safeoperation den Arbeitsraum nach oben, so dass der Kran ungehindert über die produzierende Anlage fahren könne. Selbst wenn ein größerer Greifer am Roboter zum Einsatz komme, bestehe keine Kollisionsgefahr. Darüber hinaus arbeitet der KUKA Roboter seitlich und platzsparend neben einer Holmziehvorrichtung, auch dies ist ein Argument für den Industrieroboter auf der festen Werkzeugaufspannplatte. Mit dem vergleichsweise geringen Eigengewicht erreiche der Konsolroboter hohe Dynamik bei einer Taktzeitreduzierung von bis zu 30 Prozent. Zudem ermögliche das geringe Gewicht den Einsatz einer einfachen und kostengünstigen Grundplatte und trage zur Energieeffizienz des Gesamtsystems bei.

Steffen Rubenbauer: "Wir können schon heute sagen, dass uns Flexibilität und Reichweite überzeugen." Neue Projekte und Aufgaben für den Konsolroboter seien deshalb bereits in Sicht: In naher Zukunft will Krumpholz weitere Kunststoffteile, unter anderem Schweller für die Automobilindustrie, auf der Anlage laufen lassen.

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