Robotik So sorgen Roboter für eine schnellere und effizientere Kunststoffverarbeitung

Autor / Redakteur: Dr. Gernot Bachler / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Robotik Angesichts der hohen Taktraten in der Kunststoffverarbeitung ist die Zusammenarbeit zwischen Maschine und Roboter zeitkritisch und verlangt nach einer nahtlosen Integration. B&R hat die Robotik vollständig in die Automatisierungswelt eingebunden. Maschinenbauer erzielen dadurch eine hohe Effizienz in der Entwicklung.

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B&R nutzt das feldbusunabhängige Sicherheitsprotokoll Open-Safety unter anderem bei der erweiterten Sicherheitsfunktion „Sicher begrenzte Geschwindigkeit“ (SLS) am Werkzeugarbeitspunkt (TCP). Damit ist der Anwender flexibel in der Wahl der Ansteuerung und kann diese anhand der Applikationsanforderungen frei bestimmen.
B&R nutzt das feldbusunabhängige Sicherheitsprotokoll Open-Safety unter anderem bei der erweiterten Sicherheitsfunktion „Sicher begrenzte Geschwindigkeit“ (SLS) am Werkzeugarbeitspunkt (TCP). Damit ist der Anwender flexibel in der Wahl der Ansteuerung und kann diese anhand der Applikationsanforderungen frei bestimmen.
(Bild: B&R)

In den Ländern der Europäischen Union werden aktuell jährlich etwa 45 Mio. Tonnen Kunststoff verarbeitet, das entspricht etwa 30 Prozent des Stahlverbrauchs. Aus Schmelzen oder Pulver entstehen feste Körper meist in sogenannten Urformverfahren. Dazu gehört neben zahlreichen weiteren Verfahren zum Beispiel das Spritzgießen, bei dem der Kunststoff geschmolzen, in ein Formwerkzeug gespritzt und verdichtet wird. Auch komplexe Formteile werden voll automatisiert in hohen Stückzahlen produziert.

In den vergangenen Jahren hat der Kunststoff-Maschinenbau gewaltige Anstrengungen unternommen, um die Produktivität seiner Anlagen zu erhöhen. Um Kunststoff-Verarbeitern die unterbrechungsfreie Abwicklung mehrerer Produktionsschritte in einem einzigen vollautomatischen Produktionsvorgang zu ermöglichen, wird immer mehr Funktionalität in eine einzelne Maschine gepackt.

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Roboter erhöhen Effizienz in der Produktion

Immer zahlreicher werden daher die Anwendungsbereiche von Handhabungsgeräten und Robotern:

  • Einlegen zu umspritzender Metallteile in die Form;
  • Anspritzen einer Elastomer-Dichtlippe an ein Hartplastikteil;
  • aktive Entformung von Teilen, die für eine Behandlung als Schüttgut zu wertvoll oder zu empfindlich sind;
  • Weiterreichung an anschließende Verpackungs- oder Montagestationen.

Angesichts der hohen Taktgeschwindigkeiten in der Kunststoffverarbeitung brauchen Roboter eine enge Anbindung an die Hauptmaschine, um exakt synchronisierte Bewegungen zu gewährleisten. Sowohl beim Einlegen zu umspritzender Metallteile als auch bei der Entnahme fertiger Teile bleibt nur ein sehr schmales Zeitfenster, innerhalb dessen die Form weit genug geöffnet ist. So muss der Roboter bereits die Öffnungsbewegung der Form nutzen, um mit seinem Greifer in das Innere zu fassen.

Um möglichst kurze Öffnungszeiten zu realisieren, müssen die Bewegungen von Roboter und Spritzgusswerkzeug koordiniert werden. Auch ist eine Zusammenarbeit im Handshake-Verfahren zwischen Roboter und Auswerfer von Vorteil: Sie ermöglicht eine Teile-Entnahme ohne Verlängerung der Zykluszeit.

Integrierte Lösung spart Zeit und Kosten

Um auf diesem hohen Geschwindigkeitsniveau die Bewegungen koordinieren zu können, müssen die unterschiedlichen Achsen taktsynchron zusammenspielen. Die Integration zahlreicher schneller Achsen mit Sensorik/Aktorik und Robotik ist mit der traditionellen Trennung von SPS- und CNC-gesteuerten Bewegungen sowie der Robotersteuerung kaum zu bewerkstelligen. Darüber hinaus wären solche Lösungen wegen der unterschiedlichen, getrennten Hardware mit einem hohen Kostenaufwand verbunden.

Einfacher umzusetzen sind solche Anforderungen mit den integrierten Automatisierungslösungen von B&R. Sie bilden die gesamte Prozesskette ab und vereinen alle Aspekte der Ablauf- und Bewegungssteuerung sowie Visualisierung und Sicherheitstechnik in einem Gesamtprojekt.

Synchrone Vorgänge erfordern einen schnellen Datentransport. Um diesen zu gewährleisten, setzt B&R auf das Echtzeit-Ethernet Powerlink, über das alle Arten von Peripheriegeräten ebenso angeschlossen werden wie die Antriebstechnik mit Eigenintelligenz.

Die B&R-Antriebstechnik eignet sich zur Ansteuerung der verschiedenen Achsen und gewährleistet auch in den Roboterkinematiken Synchronisationszeiten im Bereich einer Mikrosekunde. Eine separate Robotersteuerung entfällt dadurch, was die Systemkosten und den Schulungsaufwand reduziert.

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