Exzellenz in Kunststoff, effizient und zuverlässig automatisiert

„Exzellenz in Kunststoff“ lautet das Motto, das dem Besucher
beim Aufruf der Homepage der Weißer + Grießhaber GmbH
zuerst ins Auge fällt. Spätestens beim realen Besuch der
Fertigungsstätte des Unternehmens in Mönchweiler, nahe der
Kreisstadt Villingen-Schwenningen im Schwarzwald-Baar-Kreis
gelegen, wird klar, dass diese Aussage nicht übertrieben ist.
Mit fast 100 Kunststoff-Spritzgießmaschinen im
Schließkraftbereich von 15 bis 280 Tonnen fertigen rund 270
Mitarbeiter mehr als 700 Millionen Kunststoffteile im Jahr.

Ein typisches Beispiel dafür ist die nachfolgend beschriebene Anlage zur Herstellung und Prüfung eines hochpräzisen Hybridbauteils für die Gebäudetechnologie. In der Anlage, die seit 2009 zuverlässig im 3Schichtbetrieb an 5-7 Tagen in der Woche produziert, werden die Werkstücke vollautomatisiert gefertigt, geprüft und in kundeneigene Werkstückträger verpackt.
Drei Roboter sorgen für einen verlässlichen und präzisen Fertigungsablauf. Die Werkstücke werden in einer Arburg-Spritzgießmaschine mit 250 Tonnen Schließkraft gespritzt.
Die Roboterfamilie besteht aus einem 6Achs-Roboter von Yaskawa, dem Motoman HP20 mit 20kg Traglast und rund 1700mm Reichweite sowie zwei vierachsigen Scara-Robotern mit 850mm Reichweite, ebenfalls von Yaskawa. Dies gewährleistet eine einheitliche Bedien- und Programmieroberfläche über die unterschiedlichen Kinematiken hinweg.

Die Prüfungen der relevanten Eigenschaften erfolgen auf einem Rundtakttisch. Die geprüften Fertigteile werden in Werkstück-trägern verpackt, die in einem speziellen Palettiersystem bevorratet und gestapelt werden. Vervollständigt wird die Anlage durch eine Stanze in der die einzulegenden Kontakte mit einem, aus Schüttgut bereitgestellten, Kunststoffclip verpresst und positioniert bereitgestellt werden.
In der Stanze werden die zu umspritzenden Kontakte vom Coil abgewickelt, aus dem Band ausgestanzt und danach mit einem Kunststoffclip verpresst, der mittels eines Vibrationswendelförderers zugeführt und positioniert wird. Der Clip sorgt für eine definierte und konstante Lage der Kontakte zueinander. Diese Baugruppe wird am Auslauf der Stanzeinheit positioniert bereitgestellt und vom ersten Scara-Roboter (Roboter1) entnommen.
Da die Bauteile in einem Spritzgießwerkzeug mit vier Kavitäten gefertigt werden, legt dieser Roboter die Unterbaugruppen im Nestabstand der Kavitäten in einer Übergabestation exakt positioniert ab.

Von dort werden die Einlegeteile 4fach vom 6Achs-Roboter (Roboter2) entnommen, der damit zur Spritzgießmaschine (SGM) fährt und auf das Öffnen des Werkzeuges wartet. Die Einlegeteile werden dabei sicher und präzise auf einer Funktionsseite des speziellen Doppel-4fach Greif-werkzeuges aufgenommen. Die richtige Lage und das Vorhandensein werden sensorisch abgefragt und sichergestellt. Nach Beendigung des Spritzzyklus der SGM und Öffnung des Werkzeuges fährt der Roboter in die Form und entnimmt mit der zweiten Funktionsseite des Robotergreifwerkzeuges die vier Fertigteile aus der Auswerferseite des Werkzeuges. Die Entnahme wird durch entsprechende Sensoren im Greifwerkzeug sichergestellt, um Beschädigungen am Spritzgießwerkzeug sicher zu vermeiden. Danach legt der Roboter die Einlegeteile düsenseitig in das Werkzeug ein und fährt wieder aus der Maschine heraus. Dieser Vorgang muss einerseits hochpräzise erfolgen, um die Qualität der Werkstücke zu gewährleisten, andererseits schnellstmöglich ablaufen, um die „Werkzeugoffen-Zeit“ so gering wie möglich zu halten und die Maschine bestmöglich auslasten. Roboter2 legt nun das entnommene Werkstückquartett in eine zweite 4fach-Übergabestation ab.

Jetzt kommt der zweite Scara-Roboter (Roboter3) zum Zug. Er übernimmt die fertigen Werkstücke einzeln aus der Übergabestation und setzt sie auf den Rundtakttisch ab. Auf diesem Rundtakttisch werden nacheinander folgende Prüfungen durchgeführt: Zunächst prüft ein Bildverarbeitungssystem das Vorhandensein der Kontakte, sowie mehrerer Freisparungen, die für die spätere einwandfreie Montage des Werkstückes beim Kunden von essenzieller Bedeutung sind. Nachfolgend wird in der nächsten Station des Rundtakttisches mittels eines Multi-Messtasters die Länge der freistehenden Kontakte in Bezug zu einer Referenzkante geprüft. Im nächsten Takt des Drehtisches erfolgt eine Hochspannungs- und Durchgangsprüfung, die sicherstellt, dass einerseits alle Pins vorhanden sind und gleichzeitig die einzelnen Kontakte im Kunststoff-werkstück ausreichend gegeneinander isoliert sind und kein Kurzschluss besteht oder entstehen kann. Nach einer Reservestation des Rundtakttisches, an der bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt weitere Prüfungen implementiert werden können, werden die Werkstücke, die alle Prüfungen bestanden haben als i.O. markiert. Nachfolgend entnimmt Roboter3 die Fertigteile vom Rundtakttisch. Werkstücke die eine der vorgenannten Prüfungen nicht bestanden haben werden über eine Ausschuss-Rutsche verlässlich ausgeschleust.

Die fertigen Bauteile werden vom Roboter3 nun in die kundeneigenen Werkstückverpackungen abgelegt. Die Handhabung dieser Werkstücktrays aus dem Palettiersystem und zurück dorthin ist eine Zusatzaufgabe von Roboter2, die er mittels eines Traygreif-werkzeuges, welches stirnseitig am Doppel-4fachgreifer montiert ist, zwischendurch erledigt. Er entnimmt leere Trays aus dem Palettiersystem, stellt sie Roboter3 zum Befüllen auf einer entsprechenden Station bereit und stellt die fertig befüllten Werkstückträger auf dem Fertigteilstapel des Palettiersystems ab.

Die sichere und zuverlässige Bereitstellung und Vereinzelung der wieder-verwendbaren Kundentransportverpackungen ist wegen deren Labilität eine herausfordernde Aufgabe. Der Anlagenbediener stellt diese in Stapeln zu 16 Trays in den Palettierer, jeder Werkstückträger fasst dabei 16 Teile, das Palettiersystem puffert fünf dieser Stapel und bietet so eine sehr große Werkstückautonomie.

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