An zwei Produktionsstätten in Illertissen und Györ/Ungarn entwickelt und fertigt Weiss hochwertige funktionale Kunststoffkomponenten. Zu den Kunden gehören vor allem Unternehmen der Automobilindustrie und des Maschinenbaus. Da an die Komponenten sehr hohe Anforderungen in Bezug auf Qualität, Funktionalität und Maßhaltigkeit gestellt werden, setzt der Kunststoffverarbeiter prinzipiell sehr hochwertige Anlagentechnik ein – vom Spritzguss über die automatisierte Montage bis zur Prüftechnik.

Bei der automatisierten Entnahme der Spritzgussteile aus der Maschine verwendete das Unternehmen bis vor kurzem lineare Handhabungssysteme. Die Linearachsen wurden zugekauft und die Ablaufprogramme selbst geschrieben. Generell erledigt der Spritzgießer sehr viele Arbeiten inhouse, um flexibel zu bleiben und ein hohes Qualitätsniveau sicherzustellen. Aus diesem Grund entwickelt und fertigt man auch die Greifer grundsätzlich im eigenen Hause.

Neues Konzept mit Knickarmrobotern

Obwohl sich das vorhandene Handhabungskonzept gut bewährte, wurde der Wunsch nach komplexeren Bewegungsabläufen und höherer Flexibilität im Spritzguss, vor allem aber in den nachfolgenden Montageprozessen immer größer. Daraufhin beschlossen die Verantwortlichen, ein neues Konzept auf der Basis von Knickarmrobotern zu entwickeln. Robert Heller, verantwortlich für die Konstruktion der Automatisierungseinrichtungen: „Wir suchten nicht nach fertigen Lösungen, sondern nach einer Plattform, die wir universell nutzen können – und zwar durchgängig für die gesamte automatisierte Handhabung, von der Entnahme der Bauteile aus dem Werkzeug über unterschiedlichste Montageaufgaben bis zur Verpackung.“

Auf dieser Grundlage schauten sich die Verantwortlichen auf dem Markt um, befragten Hersteller und Anwender und berücksichtigten bei der Recherche neben der Flexibilität und den Investitionskosten auch die Lebenszykluskosten und die Zuverlässigkeit. Ergebnis der Marktrecherche war die Entscheidung für Yaskawa: „Nach Aussage mehrerer Anwender sind diese Roboter langlebig und erfordern nur geringen Serviceaufwand. Dass sie einfach zu bedienen sind und der Preis auch stimmt, davon konnten wir uns im Vorfeld selbst überzeugen“, so Heller.

Handling von kleinen bis mittleren Bauteilen

Weiss entschied sich für das sechsachsige Motoman-Modell HP20D, das sich bei vielen Anwendern sehr gut für das Handling von kleinen bis mittleren Bauteilen bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit bewährt. Dieser Universalroboter benötigt nur minimalen Raum an Installationsfläche und bietet mit 1.717 mm den größten Arbeitsbereich in seiner Klasse. Wenn höhere Lasten zu bewegen beziehungsweise größere Reichweiten abzudecken sind, setzt der Kunststoffverarbeiter das größere Modell Motoman UP50/MH50 ein.

Der erste Roboter, den Weiss beim Roboterhersteller bestellte, wurde in einer Montage- und Verpackungslinie installiert. Zu seinen Aufgaben gehört das Ablegen von Kettenspannern aus Polyamid in spezielle Trays. Dabei prüft die in den Greifer integrierte Sensorik die Teile auf Vollständigkeit und stellt sicher, dass die Angussteile entfernt sind. Teile, die als fehlerhaft erkannt werden, weil sich zum Beispiel die soeben montierten Rasthaken nicht in der korrekten Position befinden, werden ausgeschleust. Der Roboter stapelt auch die vollen Trays auf einer Palette und stellt ein Leer-Tray bereit. Für diese verschiedenen Aufgaben benötigt er eine relativ große Reichweite und im Vergleich zu den bisher eingesetzten Portalrobotern zusätzliche Freiheitsgrade.

Integriert in den Produktions- und Informationsfluss
Da Weiss gern die Kompetenz des Anlagenbaus im eigenen Hause behält, war die einfache Programmierbarkeit ein wichtiges Kriterium bei der Entscheidung für einen neuen Roboter Standard. Heller erklärt: „Der Roboter muss sich an die Zykluszeiten der Maschine anpassen und deshalb mit der Maschinensteuerung kommunizieren. Auch in das CAQ-System für die Qualitätssicherung sind die Roboter eingebunden. Aus diesen Gründen kommt eine Stand-alone-Lösung für uns nicht in Frage.“ Zwei Mitarbeiter des Unternehmens erwarben daher während einer Programmierschulung beim Roboterhersteller das nötige Wissen, um die Grundprogramme zu schreiben, die sich vom Bediener einfach anpassen lassen.

Die erste Anlage wurde innerhalb kurzer Zeit erfolgreich installiert. Heller sagt: „Wir mussten etwas umdenken, weil ein Knickarmroboter ganz andere Bewegungsabläufe aufweist. Aber mit Erfahrung in Steuerungstechnik und technischem Verständnis kann man diese Anfängerprobleme leicht bewältigen. Die Anlagen sind wirklich einfach in Betrieb zu nehmen.“

Der Kunststoffverarbeiter übernimmt bei den Roboterstationen selbst die Aufgabe des Systemintegrators und integriert auf der steuerungstechnischen Ebene die Spritzgießmaschine mit dem Knickarmroboter und der Sicherheitstechnik. Das hat unter anderem den Vorteil, dass das Unternehmen bei Änderungen und Neuprojekten schnell reagieren kann und nicht auf externe Hilfe angewiesen ist.

Nachdem die Erfahrungen mit dem ersten Roboter in der Montage und Verpackung rundum positiv waren, übertrugen die Verantwortlichen das Handling-Konzept auf die Spritzgussmaschinen, wo die Roboter die soeben gefertigten Teile entnehmen. Hier bieten Knickarmroboter den Vorteil, dass sie die entnommenen Teile direkt in der Versandeinheit, zum Beispiel in einer Gitterbox, ablegen können. Das vereinfacht und beschleunigt die Abläufe und spart Platz, weil man auf ein Förderband für die Zwischenablage der Teile verzichten kann. Die direkte Verbindung zur Maschinensteuerung und zur QS-Software schafft auch hier die Voraussetzung dafür, dass Ausschussteile direkt erkannt, aussortiert und separat abgelegt werden können.

Grundlegender Werksstandard

Nachdem diese Applikation ebenfalls ihre Vorteile unter Beweis gestellt hatte, erarbeiteten die Verantwortlichen von Weiss einen Werksstandard für den Einsatz von Knickarmrobotern. Bei beiden Anwendungen – im Spritzguss sowie in der Montage und Verpackung – werden die gleichen Programme verwendet. Heller erläutert: „Wir haben eine einheitliche Nomenklatur für die Programmierung festgelegt und auch die steuerungstechnische Anbindung an die Montagelinie vereinheitlicht. Auf der Basis dieser Grundentwicklung kann jeder Bediener das Programm an die individuelle Applikation anpassen.“

Inzwischen wurde dieses Konzept an fünf weiteren Spritzgießanlagen verwirklicht. Hier und in der Montage bewährt es sich in der Praxis bestens. Der Kunststoffverarbeiter wird daher in den kommenden Monaten nicht nur Neuanlagen mit Knickarmrobotern des Roboterherstellers ausrüsten, sondern sukzessive auch ältere bislang mit linearer Handhabungstechnik ausgestattete Systeme durch Knickarmroboter ersetzen.

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Über den Autor

Jürgen Riedinger Sales Bayern, Yaskawa Europe, Allershausen, jeurgen.riedinger@yaskawa.eu.com