Präzision ist gefragt bei Jenoptik, Jena, am Standort Triptis. Dort stellt der Optoelektronik-Konzern leichte und präzise optische Bauteile her, wie beispielsweise Kunststofflinsen mit einem Gewicht von nur 0,01 Gramm. Für die mikroskopisch kleinen Linsen mit hoher Abformgenauigkeit wurde der Maschinenpark durch eine Wittmann Battenfeld Micropower 5-Spritzgießmaschine erweitert, in welcher der Spritzgussvorgang und das Handling kombiniert sind und der gesamte Ablauf von der Aufbereitung des Granulats bis zur Ablage des fertigen Spritzgussteils in den Trays automatisiert erfolgt. Das genaue Dosieren der geringen Schussvolumina wird durch ein Spritzaggregat für kurze Spritzwege möglich.

Die Kavitätenanzahl für einen Spritzgussvorgang kann je nach Dosiervolumen variieren, das heißt, es sind in Abhängigkeit vom eingesetzten Werkzeug und je nach Größe der optischen Bauteile Einfach- oder Mehrfachformen möglich. Die Spritzgusswerkzeuge mit den Kavitäten für die Linsen mit einer Abformgenauigkeit im Nanometerbereich werden bei Jenoptik im eigenen Werkzeugbau entwickelt und gefertigt.

Maschine und Peripherie aufeinander abgestimmt

Die gesamte Anlage bestehend aus Spritzgießeinheit, Linearroboter mit Multifunktionsgreifer, Warenträgerfördereinrichtungen und Förderbändern ist als Einheit konzipiert. Sie wurde im Lieferwerk Wittmann Robot Systeme, Schwaig, komplett programmiert und erprobt. Die Automatisierungstechnik der Spritzgussanlage wurde von den Wittmann Robot Systeme und Wittmann Battenfeld in Zusammenarbeit mit Jenoptik konstruiert. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Werkzeug-Drehtellermodul, einem W 818 Linearroboter mit Multifunktionsgreifer, Warenträgerfördereinrichtungen und weiteren peripheren Einrichtungen.

Durch das Drehtellermodul wird der Einspritzvorgang vom Entnahmevorgang getrennt, sodass auf der geschlossenen Seite eingespritzt wird während die offene Werkzeug-Unterhälfte bereits frei zur Teileentnahme steht. Die Teileentnahme erfolgt mit dem bei Jenoptik entwickelten Multifunktionsgreifer, der jedes Teil einzeln aus dem Werkzeug entnimmt und zum Warenträger und Tray transportiert. Für die Ablage des Teils wurde die Anlage mit zwei Warenträgerpuffern und einer Warenträger-Fördereinrichtung ausgestattet, die auch gleichermaßen die Trays aufnehmen können.

Daraus ergab sich die Anforderung, variable Ablagepositionen zu realisieren, sodass die Anlage mit einem Linearroboter ausgestattet wurde, welcher eine hohe Geschwindigkeit bei wiederholgenauer Einhaltung der vorgegebenen Wege realisiert. Mit dem Multifunktionsgreifer wird sowohl das mikroskopisch kleine Spritzgussteil aus dem Werkzeug in die Ablageposition im Warenträger transportiert als auch der Warenträger selbst vom Vorratsstapel entnommen und zur Ablageposition befördert.

Produktion unter Reinraumbedingungen

Die Servoantriebe sind mit Absolutweggebern ausgerüstet, sodass der Roboter seine Positionen auch bei erneutem Produktionsbeginn nach einem Anlagenstillstand die im Programm vorgegebenen Positionen mit einer Genauigkeit von 0,1 mm ohne eine vorherige Grundstellungsfahrt einhält. Das Softwaremodul Ecomode der R8 Steuerung des Linearroboters stellt sicher, dass dieser seine Bewegungsgeschwindigkeit dem Gesamtzyklus anpasst. Zur Neutralisierung elektrostatischer Ladungen, welche das Handling der mikroskopisch kleinen Linsen beeinträchtigen kann, ist die Anlage mit zwei Ionisierstäben ausgestattet.

Einer der Stäbe neutralisiert die statische Aufladung der Linse während des Transports zur Ablageposition, der zweite leitet eine eventuell noch vorhandene statische Ladung des bestückten Warenträgers ab. Die vollständig bestückten Warenträger werden vor der Entnahme aus der Anlage mit einem Deckel versehen, um die Linsen beim weiteren Transport vor Verschmutzungen zu schützen. Im Warenträger werden die Spritzgussteile für die weitere Bearbeitung, beispielsweise durch optische Beschichtung aufbewahrt.

Die gesamte Produktionseinheit ist in eine Schutzkabine mit Klarsicht-Makrolonscheiben eingehaust, die auch gleichzeitig die Sicherheitsfunktion erfüllt. Innerhalb dieser Kabine befindet sich über dem Werkzeug und der Warenträgerbefüllung jeweils eine Linearflowbox, welche Reinluft der Klasse ISO 6 innerhalb der Kabine bereitstellt.

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Walter Klaus