Alles im Griff

 

28.09.2006 | Redakteur/Autor: Güney Dr.S.

 

Beim Handling von Kunststoff-Spritzgussteilen für die Automobilindustrie sind die gleichen, hohen Qualitätsansprüche wie bei der Handhabung von Blechumformteilen für Außenhautbereiche von Fahrzeugen zu erfüllen. So dürfen beispielsweise keine silikonhaltigen Sauger verwendet werden, damit der Lack zuverlässig haftet. Die Greifersysteme müssen so stabil sein, dass sich die großformatigen Kunststoff-Spritzgussteile bei der automatischen Entnahme aus den Werkzeugen nicht verformen. Darüber hinaus haben die Greifersysteme zusätzliche Aufgaben zu erfüllen: Beispielsweise entfernen sie die Angussstege zuverlässig aus dem Werkzeug.

Die Bilsing Automation GmbH, Attendorn, mit ihren weltweiten Niederlassungen, hat sich auf diesem Fachgebiet führende Kompetenz erarbeitet. Ein Beispiel dafür ist der Einsatz des modular aufgebauten Greifersystems bei Peguform Bohemia, die im tschechischen Liberec Kunststoffkomponenten und Module für den Fahrzeuginnenraum sowie Außenhautteile entwickeln und fertigen. Dazu gehören zum Beispiel Stoßfänger-Systeme und Frontend-Module für das nahe gelegene Skoda-Werk in Mladá Boleslav sowie für viele andere Automobilhersteller.

In der Spritzgießmaschine entstehen unter hohem Schließdruck die Bauteile im entsprechend geformten Werkzeug. Nach einer vorgegebenen, kurzen Abkühlzeit öffnet sich das Werkzeug und das am Entnahmeroboter installierte Bilsing-Greifersystem entnimmt das Spritzgussteil. In diesem Moment ist das Werkstück noch sehr warm. Die Sauger am Greifersystem müssen mit dieser Wärme zurechtkommen.
Neben Rohgummi als Hauptbestandteil werden eine Reihe weiterer Komponenten dazugemischt, so dass passend zum jeweiligen Einsatzfall das richtige Saugermaterial produziert wird. Dazu gehört neben der Wärmeverträglichkeit vor allem die absolute Abwesenheit von Silikon. Das gewährleistet ein sicheres Haften der nachfolgend aufgebrachten Lackierung. Darüber hinaus beeinflusst die Saugerform sowie die Gestaltung der Bremsrippen der Sauger die Qualität und die Sicherheit des Umschlags.

Stabile Greifersysteme aus dem Baukasten

Zum Greiferbaukasten gehören genau gefertigte Trägerrohre mit unterschiedlichen Durchmessern und Wanddicken, Schwenkarme sowie Klemmblöcke für Sauger, Sensoren, Werkzeuge und andere zusätzliche Ausrüstungen. Die Verbindung eines Greifersystems mit einem Roboter oder einem Handhabungsgerät erfolgt entweder über eine Adapterplatte oder über automatisch arbeitende beziehungsweise über manuell zu betätigende Schnellkupplungen. Sowohl die Trägerrohre als auch die Schwenkarme bestehen aus einem leichten, aber sehr stabilen, titanhaltigen Aluminium. Diese spezifische Werkstoffzusammensetzung reduziert das Gewicht der Greifersysteme. So kann ein Roboter mit einer vorgegebenen Tragfähigkeit im Vergleich zu Greifern aus herkömmlichen Materialien ein Handhabungsgut mit größerem Gewicht bewegen oder gleiche Gewichte schneller bewegen. In bestimmten Fällen kommt man sogar mit Robotern kleinerer Tragfähigkeit aus.

Seit etwa zwei Jahren bietet Bilsing auch Greifersysteme an, die mit einem Hauptträger aus glasfaserverstärktem Carbon ausgestattet sind. Solche Carbonbalken sind weitgehend schwingungsfrei, so dass genaue Positionierungen von großflächigen Werkstücken in denkbar geringer Toleranz ermöglicht werden. Aus den einzelnen Teilen des Greiferbaukastens lässt sich beispielsweise ein weit ausladender Greifer für die Entnahme eines Stoßfängers aufbauen. Eine Adapterplatte verbindet den Entnahmeroboter mit dem Greifersystem im Schwerpunkt. Ein Hauptträgerrohr überspannt die ganze Länge des Spritzgießbauteils. Zu beiden Seiten gehen im rechten Winkel zwei weitere Trägerrohre nach unten, um das ausladende Kunststoffteil auch an den Seiten verbiegungsfrei aufzunehmen. Am Hauptträger und an den seitlichen Trägerrohren sind Klemmblöcke installiert, die die Schwenkarme aufnehmen, an denen weitere Klemmblöcke sitzen, die wiederum die Saugermodule tragen. Zusätzlich zu den Saugern hat das Greifersystem pneumatische Zangen (Bild 4), die die Aufgabe haben, die Stege, die als verhärtete Zuführkanäle beim Spritzgießen übrig bleiben, zu greifen, um sie sicher aus dem Werkzeug zu entfernen.

Blieben sie im Werkzeug der Spritzgießmaschine, wäre das folgende Teil Ausschuss. Da sich prozessbedingt die Taktfrequenz beim Spritzgießen von großen Teilen nicht erhöhen lässt, kann man die Produktivität des Verfahrens durch Spezialwerkzeuge erhöhen, die in einem Takt zum Beispiel zwei Werkstücke produzieren. Dabei ist das Werkzeug so gestaltet, dass die beiden Stoßfänger übereinander entstehen. Zur Aufnahme dieser Werkstücke schwenkt das Greifersystem um 90° nach oben. Nach der Entnahme führt die Teleskopachse des Entnahmeroboters den Greifer mit den aufgenommenen Teilen nach oben. Dort schwenkt das Greifersystem um die 90° wieder zurück und senkt sich ab.

Während dieser Senkbewegung trennen die pneumatisch arbeitenden Scheren die beiden Doppelteile. Sie waren nämlich prozessbedingt durch ausgehärtete Stege, die im plastifizierten Zustand die reibungslose Materialzuführung ermöglichten, miteinander verbunden. Nun legt das Greifersystem zunächst den oben im Werkzeug erzeugten Stoßfänger lagegerecht auf das Förderband ab. Nachdem das erste Teil auf das Förderband abgelegt ist, fährt der Roboter das Greifersystem noch einmal nach oben und dreht es dort um 180°. Dadurch legt das Greifersystem das zweite Kunststoffteil in gleicher Lage auf das Förderband ab. Das Zeitfenster für diese Handhabungsprozesse passt genau zum Spritzgießprozess.

Automatischer Wechsel des Greifersystems möglich

Per Schnellkupplung oder per Adapterplatte lässt sich das Greifersystem mit einem Roboter oder einem Handhabungsgerät verbinden. Außer dem manuellen Ein- und Ausspannen besteht auch die Möglichkeit, dass ein Roboter das eingespannte Greifersystem über eine Wechselstation automatisch wechselt, ablegt oder aufnimmt.Die Kupplungssysteme stellen nicht nur die mechanische Verbindung zwischen Roboter oder Handhabungsgerät und Greifersystem her, sie verbinden zugleich die elektrischen, elektronischen und pneumatischen Leitungen. Auf dieser Grundlage lassen sich die Greifersysteme bequem mit weiteren Funktionen ausstatten. Im konkreten Fall detektieren Sensoren ob wirklich alle Stege aus den Spritzgießwerkzeugen entfernt wurden und ob die Stege der Doppelteile tatsächlich getrennt wurden.

Mit einem einzigen Inbusschlüssel lassen sich die Sauger sowie die anderen Werkzeuge des Greifers mühelos an das Handhabungsgut anpassen. Dazu sind die Klemmblöcke so gestaltet, dass die metallisch blanken Schrauben fest voreingestellt sind. So braucht man vor Ort nur die schwarz lackierten Schrauben bewegen, um Feineinstellungen oder Änderungen auszuführen. Vorteilhafterweise lassen sich mit dieser Vorgehensweise selbst bei einem ungewollten Touchieren des Greifersystems mit anderen Gegenständen ursprüngliche Einstellungen schnell wieder herstellen. Auf die Schwenkarme gesetzte Farbmarkierungen, die den genauen Sitz der Klemmblöcke kennzeichnen, erweisen sich dabei als sehr hilfreich.

Andererseits lässt sich bei geringfügigen Änderungen der Geometrie eines Werkstücks das Greifersystem mühelos an das geänderte Bauteil anpassen. So muss man nicht in jedem Fall ein neues Greifersystem einsetzen. Neben der zusätzlichen Installation von Werkzeugen und Sensoren auf ein Greifersystem besteht auch die Möglichkeit, es mit zusätzlichen Achsen auszustatten. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Roboterbewegungen mit Bewegungen innerhalb des Greifersystems überlagern. Das führt in aller Regel zu reduzierten Prozesszeiten und damit zu einer höheren Produktivität. Bild 5 zeigt die Studie eines Greifersystems mit zwei zusätzlichen Achsen: Angetrieben von Pneumatikzylindern, realisieren die Exzenter bei diesem Greifersystem zwei von einander unabhängige zusätzliche Kippbewegungen.