Roboterzelle für die Produktion von Sicherheitsventilen

Der Roboter legt während des Montageprozesses Kleinteile in das Ventil ein. Später überführt er zudem das fertige Ventil in die Prüfvorrichtung. (Bildquelle: alle Weiss)

Die Arbeitsteilung zwischen Kunststoffverarbeitern und ihren Kunden verändert sich. Die Kunden wünschen immer häufiger nicht nur Spritzgussteile, sondern komplette, einbaufertige Komponenten. Das gilt sowohl für die Automobilindustrie, als auch für andere Branchen wie zum Beispiel die Haushaltgeräteindustrie und den Maschinenbau. Aus diesem Grund ist der Montagebereich bei Weiss Kunststoffverarbeitung, Illertissen, in den vergangenen Jahren stetig gewachsen. Als Engineering-orientiertes Unternehmen verfolgt Weiss das Ziel, auch in diesem Bereich die neuesten Trends zu nutzen.

Die Roboterzelle, die aktuell im Werk Illertissen in Betrieb genommen wird, ist dafür ein gutes Beispiel. In der Zelle wird ein nur 15 mm hohes Sicherheitsventil montiert, wobei neben Spritzgussteilen auch filigrane metallische Zukaufteile wie Federn, Scheiben, Ventilstößel und Kugeln verwendet werden. Dabei haben die Montage-Experten des Unternehmens das Prinzip der Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter in die Praxis umgesetzt. „Der Roboter arbeitet sehr exakt und ermüdungsfrei, während der Werker zwar Fehler machen kann, aber flexibler ist“, erklärt Robert Heller, bei Weiss unter anderem verantwortlich für die Konstruktion der Produktions- und Automatisierungstechnik.

Eine Werkerin setzt zunächst die Hauptkomponenten des Ventils ein. Nachdem der Roboter anschließend die Kleinteile eingelegt hat, gibt sie das Signal zum Zusammenpressen der Teile.

Die Zelle ist so konstruiert, dass beide „Kollegen“ ihre jeweiligen Stärken bestmöglich ausspielen können. Im ersten Schritt setzt der Werker, der vor der Zelle steht, die zentralen Komponenten in einer Montagevorrichtung zusammen. Dann übernimmt der Roboter, der sich in der Zelle befindet. Er legt weitere Kleinteile – zum Beispiel eine sehr kleine Kugel – ein. Der Werker gibt dann das Signal zum Zusammenpressen der Teile, das pneumatisch über einen Zylinder erfolgt.

Nun ist wieder der Roboter an der Reihe. Er entnimmt das montierte Ventil aus der Vorrichtung und legt es in eine Prüfeinrichtung ein, wo es zwei Druckprüfungen mit 0,9 und 2 bar absolviert. Nach dieser Hundertprozent-Prüfung (bei der das Ventil während der 0,9 bar-Prüfung geschlossen bleibt und bei Beaufschlagung mit 2 bar öffnen muss) wird mit einem Kennzeichnungssystem ein Prüfstempel aufgebracht, und das Ventil ist fertig für den Versand.

Kein Schutzzaun nötig

Den Grundsatz der Mensch-Roboter-Kollaboration hat das Unternehmen hier auf ebenso einfache wie elegante Weise in die Praxis umgesetzt: Mensch und Roboter haben jeweils Zugriff auf den gemeinsamen Arbeitsraum. Auf einen Schutzzaun oder eine sonstige räumliche Trennung von Werker und Roboter wird verzichtet. Stattdessen ist der Arbeitsraum an beiden Seiten jeweils durch ein Lichtschrankenpaar abgesichert. Beide Lichtschrankenpaare sind steuerungstechnisch und sicherheitsgerichtet so verbunden, dass der Roboter nicht in den gemeinsamen Arbeitsbereich greift, wenn der Bediener dort gerade Teile einlegt oder entnimmt. Umgekehrt wird der Roboter gestoppt, wenn er gerade im Arbeitsraum aktiv ist und der Werker ebenfalls hineingreift.

Auch die Steuerung des Roboters in dieses praxisgerechte Sicherheitskonzept eingebunden. „Wir haben hier die ´Function Safety Unit´ des Roboterherstellers genutzt, die es seit Kurzem als Option gibt − eine Einschubkarte, mit der man zum Beispiel auch Sicherheitsräume programmieren kann.“

Robert Heller ist bei Weiss unter anderem für die Konstruktion der Produktions- und Automatisierungstechnik verantwortlich.

Mit der kollaborativen Roboterzelle haben die Ingenieure des bayerischen Kunststoffverarbeiters einmal mehr gezeigt, dass in Eigenregie hoch effiziente Produktionslösungen entstehen können – nicht nur in der Kunststoffverarbeitung oder im Werkzeug- und Formenbau, sondern auch in den nachfolgenden Prozessen der Montage- und Prüftechnik.