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Die Grenzen zwischen Roboter- und Handhabungs-Technik verschwimmen zusehends. Dies bezieht sich weniger auf die Bauformen als vielmehr auf die Fähigkeiten der Geräte. Diese Feststellung wird gestützt durch den Trend zu unterschiedlichen Roboter-Produkten, die Sepro feststellt und unterteilt in „Standard-Roboter mit günstigem Preis und klar definierter technischer Spezifikation“ und „High Tech Roboter für Kunden, die anspruchsvolle technische Produkte“ mit „kurzen Zykluszeiten herstellen und zukunftsorientiert sind“. KraussMaffei verweist auf „hochgradig standardisierte, kosteneffektive Linear-Roboter“, die „optimal zur entsprechenden Maschinengröße konfigurierbar „sind, weil als „Baukasten-System“ konzipiert und so „preiswerte Fertigungs-Zellen für viele Standard-Anwendungen mit kurzen Lieferzeiten“ realisierbar sind. Diese Flexibilisierung von Fertigungs-Konzepten ist nach Arburg mit mobilen Robot-Modulen zu erzielen. Dabei werden „die feste Verbindung zwischen Spritzgieß-Maschine und Roboter zugunsten einer modularen beweglichen Alternative aufgelöst und damit individuelle Konfigurationen ermöglicht.“ Durch die „Integration von Robotern in flexibel positionierbare Zellen, die einfach positioniert, umgesetzt und in Betrieb genommen werden können“ wird nach KraussMaffei „Flexibilität in der Fertigung“ und „schnelle Inbetriebnahme“ erreicht. Mit „kompakten leichten Industrie-Robotern, die einfach in die Schutz-Einhausung der Maschine integriert werden können“, wird eine Reduzierung der Stellfläche und des Volumens im Reinraum und so eine optimale Nutzung der teuren „Reinraum-Fläche“ erreicht. Ebenso im Medizinbereich aber auch für Verpackungs-Produkte wie zum Beispiel solche mit In-Mold-Labeling und bei der Herstellung von anderen Massengütern werden seitlich eingreifende High-Speed-Roboter eingesetzt. Für gleiche Anwendungen setzt ProOptima ebenfalls auf Seitenentnahme-Roboter. Auch Wittmann verdeutlicht den Trend, Lineargeräte mit Eigenschaften auszustatten, die bisher Knickarm-Robotern zu eigen waren. Dazu weisen alle Achsen Servomotoren auf und die zusätzlichen Drehachsen sind ebenfalls mit servo-motorischen Antrieben ausrüstbar.

Servo-elektrische Antriebe mit Absolutweg-Messung wurden schon im vergangenen Jahr von Arburg als die Antriebsart bezeichnet, die sich mehr und mehr durchsetzt. Wittmann hat hierzu eine Funktion entwickelt, die beispielsweise gestattet, „Entnahme-Teile nicht über reine Positions-Regelung zu entformen, sondern das zu entnehmende Teil nur „ungefähr“ mit Hilfe der Auswerfen in den Greifer des Roboters zu drücken und dabei den Arm des Roboters mit minimalem Kraft-Aufwand mitzubewegen. Die Roboter-Steuerung schaltet hierbei auf Drehmomenten-Regelung um, die unmittelbar auf äußerlich einwirkende Kräfte reagiert und in Gegenrichtung kompensiert.“ Die Entnahme eines Teils aus dem Werkzeug wird damit wesentlich vereinfacht und die mechanische Beanspruchung der Vertikal-Achse wird minimiert. Schneller, leiser und energetisch günstiger werden Schwenkarm-Roboter, deren sämtliche Antriebe servo-motorisch arbeiten, wie ProOptima ausführt, dadurch, dass „zwei Bewegungen gleichzeitig mit nur einem Motor durchgeführt werden“.
Die Einfachheit der Bedienung steht bei nahezu allen Anbietern im Vordergrund, weil, wie Wittmann ausführt, „für die Bedienung von Robotern in klassischen Automatisierungs-Anlagen speziell geschultes Personal als selbstverständlich angesehen wird“, während „der Roboter auf Spritzgieß-Maschinen auch von Personen mit bedient werden muss, die möglicherweise keine ausführliche Schulung im Umgang mit diesem Gerät erhalten haben.“ Daher muss die Bedienung des Roboters selbsterklärend sein. Arburg hat zur Vereinfachung der Bedienung den schon im vergangenen Jahr beschriebenen Weg beschritten, die Bedien-Philosophie seiner Maschinen-Steuerung auf die der Roboter zu übertragen und gleichzeitig deren Steuerung in die der Spritzgieß-Maschinen zu integrieren. Der nicht genügenden Ausbildung des Personals begegnet Sepro mit einer eigens entwickelten Steuerung, die mittels grafischer Darstellung zum Beispiel in Form einer dreidimensionalen Video-Sequenz mit Maschine- und Roboter-Bildern eine sehr einfache Programm-Erstellung ermöglicht. Für ProOptima liegt die Zeit- und Kosten-Ersparnis bei der Programmierung der Steuerungen ebenfalls im Trend. Mittels Dialog-Programmierungen werden Bewegungs-Abläufe offline am PC erstellt, was die Einrichtungsdauer erheblich verkürzt. Es wird eine vereinfachte benutzerfreundliche Bedien-Oberfläche mit klar verständlichen Symbolen und Touch-Screen verwendet, was erforderliche Erfahrung minimiert. Auch hier sind vorgefertigte Ablauf-Programme in kurzen Video-Sequenzen funktional prüfbar. KraussMaffei entspricht bei Steuerungen dem Kundenwunsch: Funktions-Erweiterungen werden erreicht durch in die Maschine integrierte Steuerungen. Flexible „stand alone“-Steuerungen dienen der einfachen Nach- oder Umrüstung. Durch die Steuerungs-Integration, erfolgt eine Vereinfachung komplex zu bedienender Roboter.

Einher geht die Vereinfachung der Bedienung der Roboter-Steuerungen mit der Erhöhung der Schnelligkeit bei der Entnahme von zu entformenden Teilen durch Synchronisation von Roboter- und Maschinen-Bewegungen. Dies heben vor allem Arburg und Wittmann hervor im Hinblick auf die Steigerung der Effizienz des Spritzgieß-Vorgangs. Diesem Ziel dient auch eine weitere von Wittmann dargestellt Funktion der Roboter-Steuerung. Diese „analysiert unabhängig vom Betriebszustand der Maschine zu jedem Zeitpunkt die wichtigen Funktionen und Zustände wie Werkzeug-, Auswerfer-Position und Kernzüge. Bei Umschaltung in den Automatik-Betrieb werden die ausgangsseitigen Schnittstellen-Signale zur Maschine von der Robot-Steuerung auf die für den jeweils aktuellen Zustand logischen Pegel gesetzt. Der Bediener muss daher für den Automatik-Start des Roboters eine Taste drücken und nicht mehr die Maschine in einen definierten Initial-Zustand für die einwandfreie Zusammenarbeit von Maschine und Roboter setzen.“

Zur Sensorik berichtet Arburg von neuen Sicherheits-Konzepten, die ein Hand-in-Hand-Arbeiten von Mensch und Roboter ermöglichen. „Die Roboterhand lässt sich manuell mit Einlegeteilen bestücken. Aufwändige Bereitstellungs-Systeme können entfallen und die Investitions-Kosten von Automationen deutlich senken. Darüber hinaus wird die Bereitstellung von Einlege-Teilen nicht nur einfacher beherrschbar, sondern auch weitaus flexibler und schneller bei Produkt-Wechseln.“

Auch wenn der Energie-Bedarf, wie dies im vergangenen Jahr schon verdeutlicht wurde, im Vergleich zu anderen im Spritzgieß-Betrieb eingesetzten Peripherie-Geräten nicht sonderlich ins Gewicht fällt, werden Anstrengungen zum effizienten Einsatz von Energie unternommen. Dazu werden von Sepro die Verwendung von Servo-Antrieben mit sehr gutem Wirkungsgrad, von Arburg und Wittmann die Energie-Rückspeisung beim Abbremsen von Bewegungen, von ProOptima und Wittmann das Optimieren der Bewegungs-Abläufe außerhalb der Spritzgieß-Maschine sowie von Sepro und Fipa das Minimieren bewegter Massen genannt. Neben dem Einsatz moderner elektrischer Antriebe sieht KraussMaffei ein enormes Potential zur Verbesserung der Energie-Effizienz bei Druckluft durch Düsen und Ventile mit geringem Luft-Verbrauch.

Dem Minimieren bewegter Massen entspricht der von Fipa festgestellte kontinuierliche Trend zu Leichtbau-Komponenten im Greiferbau, wodurch Bewegungs-Geschwindigkeiten und Taktzeiten der Roboter erhöht werden können beziehungsweise schwerere Bauteile handhabbar sind, wie KraussMaffei anführt. Einen beständigen Trend bei den verwendeten Vakuum-Saugern sieht Fipa in der Verwendung temperaturbeständiger silikonfreier Materialien, wodurch das Entnehmen heißer Teile möglich ist, die nachträglich lackiert werden sollen.

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Prof. Dr.-Ing. Werner Hoffmanns