Zwei Robotermodelle der Einstiegsserie Primus hat Wittmann Robot-Systeme im Jahr 2017 vorgestellt: de Primus 14 und den Primus 16 (im Bild). Sie eignen sich für klassische Pick-and-Place-Anwendungen und sind zu einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis erhältlich. (Bildquelle: Wittmann)

Zwei Robotermodelle der Einstiegsserie Primus hat Wittmann Robot-Systeme im Jahr 2017 vorgestellt: de Primus 14 und den Primus 16 (im Bild). Sie eignen sich für klassische Pick-and-Place-Anwendungen und sind zu einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis erhältlich. (Bildquelle: Wittmann)

„Die individuelle Anpassung von Roboter-Systemen an spezielle Anforderungen nimmt weiter zu“, teilt Arburg, Loßburg, mit. Das Unternehmen weist damit auf einen schon im vorigen Jahr angesprochenen Trend hin. Demnach „basieren Roboter auf einem breiten Baukastensystem“, wie Wittmann Robot Systeme, Nürnberg, darstellt. Ziel dabei ist es, „flexibel und kosteneffizient auf Anforderungen des Marktes reagieren zu können.“ Auch Arburg belegt diesen Trend mit dem Hinweis auf „Roboterzellen mit einem modular erweiterbaren Grundaufbau. Diese lassen sich schnell an verschiedene Aufgabenstellungen anpassen. Gleichzeitig sind universell die Roboterzellen einzeln oder als Verkettung an verschiedenen Maschinen oder Prozessen einsetzbar.“

Engel Austria, Schwertberg, Österreich, schreibt dazu, dass „die Nachfrage nach integrierten Systemlösungen inklusive Automatisierung, Prozesstechnologie und weiterer Peripherie weltweit weiter ansteigt.“ Dies ist verbunden mit einem Anstieg des „Anteils an Dienstleistungen von der Konzeptentwicklung und anwendungstechnischen Beratung bis hin zum Training der Anlagenbediener.“ Ein weiterer Trend sei die „Steigerung der Flächenproduktivität“. Dieser „führt zu immer kompakteren Lösungen.“


Marktübersicht Roboter und Handhabungssysteme

Die Marktübersicht spiegelt die Weiterentwicklung der Roboter und Handhabungsgeräte von 32 Anbietern in Richtung Produktivitätssteigerung von Produktionsprozessen der verschiedensten Art wider und so auch der Kunststoffverarbeitung. Starten Sie den Vergleich und finden Sie den richtigen Anbieter.

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Die Kleinroboter lassen sich besonders einfach und schnell montieren. (Bildquelle: Engel)

Die Kleinroboter lassen sich besonders einfach und schnell montieren. (Bildquelle: Engel)

Universal Robots, München, berichtet, dass es „wichtiger wird, für die Partner und Kunden zusätzliche Mehrwerte rund um die eigenen Produkte zu schaffen. Aus diesem Trend heraus wurde ein zentrales Ökosystem aufgebaut, in dem Peripherie-Produkte wie End-Effektoren, Software oder sonstige Zubehörteile, für ihre kollaborierenden Roboterarme als einfach zu integrierende Plug&Play-Lösungen entwickelt, getestet und später“ in einem „Online-Showroom ausgestellt werden können. Heute nutzen bereits rund 230 Technologiepartner die Plattform.“ Mit dieser Plattform wird „Vertriebspartnern und Endkunden eine schnelle und einfache Integration ermöglicht. Sie können“ hier „erprobte und zertifizierte Tools auswählen, die garantiert via Plug&Play mit den Roboterarmen kompatibel und zuverlässig implementierbar sind. Im Ergebnis generiert das Ökosystem somit wirtschaftliche Mehrwerte für alle Beteiligten, indem es klassische lineare Wertschöpfungsketten durch ein globales Wertschöpfungsnetz ersetzt. Auch andere Roboterhersteller wie ABB, Friedberg, und Kuka, Augsburg, haben“, wie Universal Robots ergänzend mitteilt, „diesen Trend erkannt und setzen mit eigenen Ökosystemen ebenfalls darauf, die Vorteile der Digitalisierung und die Möglichkeiten des industriellen Internet of Things (IoT) für neue Anwendungen, Services oder auch innovative Geschäftsmodelle zu nutzen.


Marktübersicht Greifer

Auf den Trend zu komplexeren Produkten und großen Kavitätenzahlen reagieren die Hersteller einerseits, indem sie individuelle Fertigungsverfahren wie 3D-Druck einsetzen. Andererseits integrieren sie Funktionen wie eine Schussgewicht-Überwachung, automatisiertes Entgraten oder Einlegen von Schrauben. Diese Marktübersicht enthält 30 Hersteller, die solche und viele weitere Anforderungen erfüllen. Starten Sie den Vergleich und finden Sie den richtigen Anbieter.

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"Viele entdecken gerade erst das Potenzial von Mensch-Roboter-Kollaboration für ihre Produktion." Helmut Schmid, Universal Robots. (Bildquelle: Redaktion IEE)

„Viele entdecken gerade erst das Potenzial von Mensch-Roboter-Kollaboration für ihre Produktion.“ Helmut Schmid, Universal Robots. (Bildquelle: Redaktion IEE)

Zusammengefasste Steuerungen erleichtern Bedienung

Zur Antriebstechnik teilten die Unternehmen keine neuen Trends mit. Denn servoelektrische Antriebe „mit besonders dynamischer Beschleunigung“, sind inzwischen Standard. Stattdessen bieten Steuerungen noch Entwicklungspotential. So stellt Engel Austria fest, dass „die vollständige Integration der Robotersteuerung in die Steuerung der Spritzgießmaschine sich immer stärker als wesentlicher Effizienzfaktor erweist. Vor allem, wenn die Komplexität der Verarbeitungsprozesse zunimmt. Die Steuerung der Spritzgießmaschine wird zum zentralen Bedienpanel für die gesamte Fertigungszelle. Das erhöht die Übersichtlichkeit, steigert den Bedienkomfort und senkt das Fehlerrisiko.“ Dazu „nutzen Spritzgießmaschine und Roboter eine gemeinsame Datenbasis. Dadurch können sie ihre Bewegungsabläufe optimal aufeinander abstimmen. In vielen Anwendungen reduziert dies die Zykluszeit.“

„Die zentrale Steuerung, die“, wie auch Arburg anmerkt, „als Einstell- und Kontrollsystem für den gesamten Spritzgießprozess fungiert, umfasst auch die Programmierung von integrierten Roboter-Systemen und Peripheriegeräten.“ Durch hinzukommende Assistenzfunktionen und erweiterten Signalaustausch „ergibt sich für Bediener auch mehr Funktionalität. Das gilt etwa beim Erstellen eigener Abläufe für den ersten oder letzten Zyklus sowie der Synchronisierung von Bewegungen. Leistungsfähige Maschinensteuerungen bieten darüber hinaus auch die Möglichkeit, Peripherieabläufe individuell zu erstellen und zu überwachen. Auf separate zusätzliche Steuerungen, beispielsweise zum Kisten Wechseln oder Teile Montieren, lässt sich so vielfach verzichten.“

Aufgrund des schlanken Armdesigns kann der Roboter auch bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden. (Bildquelle: Yaskawa)

Aufgrund des schlanken Armdesigns kann der Roboter auch bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden. (Bildquelle: Yaskawa)

Vorteile durch vereinheitlichten Informationsaustausch

Für den Informationsaustausch im Fertigungsprozess ist eine „Vereinheitlichung von Kommunikationsschnittstellen“ erforderlich, schreibt Wittmann Robot Systeme. Und fügt hinzu, dass „durch ein schrittweises Angleichen der Standards eine plattformüberreifende Visualisierung von Informationen ermöglicht wird.“ Hierzu schreibt Arburg, dass „für die Kommunikation zwischen Maschinensteuerung und Roboter-System heute zunehmend Echtzeit-Ethernet-Feldbussysteme eingesetzt werden. Welche Potenziale sich dadurch zukünftig ergeben können, zeigt eine neue Generation von Vakuumerzeugern für die Roboter-Systeme. Im Vergleich zum bisher üblichen I/O-Anschluss lässt sich das Vakuum an der Maschinensteuerung programmieren. Eine manuelle, abhängig vom Einbauort teilweise aufwändige Justierung an den Geräten entfällt. Jede Einstellung wird direkt im Datensatz abgespeichert.“ Durch ein „zusätzlich implementiertes Condition Monitoring werden Betriebsstunden, Evakuierungszeit, Druckabfall und Schalthäufigkeit permanent erfasst.“ Dadurch „sind Rückschlüsse auf Leckagen, Verschmutzungen sowie Verschleiß etwa an Saugern möglich.“

Verringerter Energiebedarf

„Für die Bewegung von Roboterachsen werden heute“, wie vorstehend schon angesprochen, „überwiegend servoelektrische Antriebe eingesetzt“, stellt Arburg fest. Das Unternehmen begründet dies mit dem Hinweis darauf, dass diese „präzise arbeiten, schnell und energieeffizient sind. Außerdem ließen sie sich einfacher bedienen sowie rüsten. Der Fokus zur weiteren Energieeinsparung liegt dementsprechend zunehmend auf den Greiferfunktionen. Auf Basis eines echtzeitfähigen Netzwerksystems lassen sich beispielsweise Vakuumerzeuger deutlich energiesparender betreiben. Durch eine integrierte Vakuumregelung müssen Vakuumerzeuger nicht länger permanent eingeschaltet bleiben. Stattdessen können sie in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Schwellenwert automatisch ein- und ausgeschaltet werden. Ein weiterer positiver Effekt dieser Luftsparfunktion ist, dass der durch Roboter-System verursachte Geräuschpegel ebenfalls deutlich sinkt.“

Bei Angüssen sicher Zupacken

Die Anguss-greifzange hat einen 10 mm größeren Öffnungsweg als ihr Vorgänger. (Bildquelle: AGS)

„Bei Neuentwicklungen“, teilt Engel Austria mit, „wird das Gewicht der bewegten Massen reduziert, was sowohl die Energieeffizienz als auch die Dynamik der Roboter steigert.“ So wurde der „Schwenkarm eines Roboters in Composite-Leichtbauweise entwickelt.“ Eine Software zur „efficiency control“ bewirkt, dass „die Roboter die Geschwindigkeit ihrer Bewegungen an den Zyklus des Spritzgießprozesses anpassen, was den Energieverbrauch reduziert und die Lebensdauer der mechanischen Komponenten erhöht.“

Leichtbau ermöglicht größere Komplexität der Greifer

Sowohl AGS, Bergisch Gladbach, als auch Arburg stellen eine „steigende beziehungsweise zunehmende Komplexität der Greifer fest. Laut Arburg führt dies „zu einem höheren Eigengewicht der Greifer.“ Dies „macht den Einsatz von Roboter-Systemen mit einem höheren Handhabungsgewicht erforderlich.“ „Da die maximale Traglast der“ schon installierten „Handling-Geräte gleich bleibt, ist dies ein treibender Faktor des Leichtbaus“, stellt AGS fest. Neben der Zunahme der „Vielfalt der Einleger“ beobachtet AGS „weiterhin einen Zuwachs bei Umsetzgreifern im Zweikomponenten-Spritzguss. Hier ist insbesondere die Sicherheit beim Handling wichtig wie auch die Präzision der Positionierung.“ Diese geforderte „höhere Genauigkeit bei Einlegeteilen bis 0,01 mm“ stellt auch Wittmann fest. Ebenso wie eine „höhere Kavitätenanzahl.“

Die höhere Komplexität der Greifer ist, wie AGS weiter ausführt, darauf zurückzuführen, dass „häufiger Qualitätsprüfungen im Greifer angefragt werden. Dazu gehört etwa die integrierte Wägetechnik, die hilft, das Vorhandensein von Einlegern oder die Vollständigkeit des Ausspritzens sicherzustellen. Dies stellt den Greiferbauer heute vermehrt vor die Aufgabe, mechatronische, kamera- und messtechnische Aufgabenstellungen zu lösen. Früher lagen die früher nicht in seinem Aufgabenbereich.“ Abschließend stellt AGS fest, dass „noch nie so viele Greifersysteme aus Standard-Carbonprofilen hergestellt wurden wie im Jahr 2017. Der extreme Leichtbau in Kombination mit Standardverbindungstechnik erlaubt kostengünstigen Ultraleichtbau. Der eröffnet wiederum zusätzliche Spielräume, sowohl beim Einbau zusätzlicher Komponenten und Funktionen wie auch in der Dynamik des Roboters.“ Ein weiterer Aspekt des Leichtbaus bei Greifern ist der „immer stärkere Einsatz von 3D-gedruckten Kunststoffteilen“, berichtet Wittmann Robot Systeme. Zum Greiferbau steuert Engel Austria im Hinblick auf Reinraumfähigkeit den Hinweis bei, dass „eine Umhausung für die Robotergreifer entwickelt wurde, die Partikelemissionen deutlich reduziert.“

Über den Autor

Prof. Dr. Werner Hoffmanns

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter.

office@hoffmanns-texte.de