Zwei-Komponenten-Spritzguss automatisieren

Die Steuerung macht‘s

Automatisierung ohnehin schon effizienter Spritzgießprozesse soll in der Regel die Kosten weiter drücken und/oder die Qualität verbessern. Das Spektrum reicht von einfachen Entnahmeaufgaben bis zum automatischen Einelgen komplexer Einlegeteile oder dem Umsetzen von Teilen im Werkzeug. Im Zuge der Produktion der Produktion eines eigenen Produkts, der R9 Teachbox stand nun auch Wittmann vor solche einer Aufgabe.

Arbeitszelle zur Herstellung des Teachbox-Rahmens in Zwei-Komponententechnik mit Spritzgießmaschine und Roboter. © Wittmann-Group

Bereits im Jahr 2017 präsentierte Wittmann auf der Fakuma die neue R9 Robotersteuerung. Sie sollte gegenüber der Vorgängering R8 zusätzlichen Anforderungen gerecht werden. Für den industriellen Bereich müssen die Bedieneinheiten zahlreichen Kriterien genügen. So ist auch bei Verschmutzung ein sicherer Betrieb zu gewährleisten, höhere Temperaturen bzw. große Temperaturschwankungen dürfen keine Probleme verursachen, hohe Einsatz-Flexibilität und größtmögliche Robustheit sind gefragt.

Die Gestaltung der neuen Teachbox der Baureihe R9 orientiert sich dezidiert an diesen Anforderungen, weshalb die Steuerung in einer speziellen 2-Komponenten-Ausführung realisiert wurde. Ein Rahmen aus ASA/PC-Blend dient als großflächige und stabile Auflage für ihren 10,1 Zoll messenden Touchscreen, der auch bei starken Temperaturschwankungen geringen Verzug garantieren soll. Um diesen Rahmen herum verläuft eine Stoßkante aus TPU, die die Teachbox auch bei stärkeren Stößen zuverlässig schützen soll. Die Steuerung ist ergonomisch gestaltet, und mit ihrem Gesamtgewicht von weniger als 1500 Gramm vergleichsweise leicht und ermöglicht sie auch ein über längere Zeit andauerndes ermüdungsarmes Arbeiten.

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Automatisierung mit Mehrstationen-Greifer
Der Rahmen wird aufg einer Spritzgießmaschine der Smartpower-Baureihe von Wittmann Battenfeld in einem Zwei-Kavitäten-Werkzeugs hergestellt. Das Umsetzen des in Kavität 1 gespritzten Vorformlings in Kavität 2 übernimmt ein Roboter des Typs WX142 mit R9-Steuerung, der mit einem Mehrstationen-Greifer ausgestattet ist. Die erste Station des Greifers entnimmt das Fertigteil aus der zweiten Kavität, bevor der Vorformling von der zweiten Greiferstation aus der ersten Kavität entnommen und in die zweite Kavität umgesetzt wird. Das Einsetzen des Vorformlings geschieht mit Hilfe von Zentrierstiften am entsprechenden Greiferteil, um eine gesicherte Positionierung bei gleichzeitigem Krafteintrag zu gewährleisten. Der Roboter mietet 35 Kilogramm maximale Traglast und kommt typischerweise auf Spritzgießmaschinen mit bis zu 5000 Kilonewton Schließkraft zum Einsatz.

Der Mehrstationen-Greifer für das Umsetzen der Werkstücke im Zwei-Kavitäten-Werkzeug. © Wittmann-Group

Diese Arbeitszelle produziert nicht nur den Kunststoffrahmen der R9 Teachbox – sie greift auch selbst auf die neuentwickelten Funktionen dieser Steuerung zu. So ist der Roboter voll in die Steuerung der Spritzgießmaschine integriert, und die Bedienung des Geräts ist über das standardmäßige Bedienpanel der Spritzgießmaschine uneingeschränkt möglich.

Zur Vereinfachung des Programmiervorgangs trägt die neue, so genannten Gerätegruppen-Funktionalität bei. Durch Nutzung dieser Gruppierungsmöglichkeit werden zusammengehörende Greifer- und Vakuumkreise mit nur einem Befehl angesprochen, was die programmtechnische Aktivierung oder Deaktivierung der beiden Greiferstationen erheblich vereinfacht. Der Bediener muss nur die entsprechend eingerichteten Gerätegruppen statt mehrere Kreise aktivieren oder deaktivieren.

Realer Vorgänge virtuell abbilden
Eine weitere wichtige Funktionalität der R9-Steuerung ist der standardmäßig vorhandene digitale Robot-Zwilling, der die Validierung der vom Roboter auszuführenden Abläufe jederzeit virtuell ermöglicht – und somit ohne Gefahr für Verarbeitungsmaschine und Roboter. Basierend auf der Programmierung generiert die Steuerung eine virtuelle Arbeitszelle, in deren Visualisierung gezoomt werden kann, wobei die Perspektive frei wählbar und jederzeit änderbar ist. Es wird also eine digitale Kopie der realen Arbeitszelle und des Roboters in der Steuerung mitgeführt.

Robotsteuerung – links der Startbildschirm, rechts der digitale Zwilling einer Arbeitszelle. © Wittmann-Group

Dieser Zwilling bietet dieselben Ausstattungsmerkmale und Charakteristika wie das real existierende Equipment und erlaubt somit die Simulation der anwendungsspezifischen Abläufe. Sobald entsprechende Teile eines Robotprogramms erstellt wurden, besteht die Möglichkeit, über das Test-Menü der Steuerung in den Simulationsmodus zu wechseln. Dieser Modus erlaubt auch die Simulation der Spritzgießmaschine anhand hinterlegter Kenngrößen. Bewegungsabläufe mit hoher Komplexität, die zu einer Kollision des Roboters mit der Schutzeinhausung oder den Holmen der Spritzgießmaschine führen könnten, verlieren so ihren programmiertechnischen „Schrecken“. Zusätzlich zur Verwendung des digitalen Zwillings auf der Steuerung kann dieser auch auf einem PC gestartet werden.

Fakuma: Halle B1, Stand 1204

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