Robotertechnik Roboter automatisiert das Handling an Druckgussmaschinen

In einer Taktzeit von rund 30 s entnimmt ein Roboter die Bauteile aus einer Druckgussmaschine, sprüht die Form, prüft die Gussstücke, kühlt sie ab und schleust sie aus. Bei einem neuen Bauteil benötigt der Roboter nur fünf Einzelpunkte, sodass ein Umrüsten in kürzester Zeit möglich ist.

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

PFLITSCH GmbH & Co. KG

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Kawasaki Robotics GmbH Deutschland

Druckguss ist ein industrielles Gussverfahren für die Serien- oder Massenproduktion von Konstruktionsteilen. Die Sander GmbH ist spezialisiert auf Aluminium- und Zinkdruckguss. Beliefert werden Branchen wie Automotive, Hausgerätetechnik, Elektrotechnik, Bauzubehör und Maschinenbau. Um den Workflow bei dem Ennepetaler Unternehmen zu optimieren, wurde Kawasaki Robotics mit der Konzeption und Durchführung einer Automatisierungslösung beauftragt.

Effizienz des Workflows nimmt mit dem Automatisierungsgrad zu

Je größer die Stückzahlen sind, desto sinnvoller ist der Einsatz von Robotertechnik in der Produktion. Ein Beispiel dafür ist eine Anwendung, bei der Druckgussteile für die Automobilzulieferindustrie hergestellt werden. Je mehr Schritte automatisiert werden, desto effizienter gestaltet sich der Workflow.

In fünf Einzelschritten - Teile greifen, Form sprühen, Teilekontrolle auf Vollständigkeit, abkühlen und ausschleusen - erreicht der Roboter dabei eine Gesamttaktzeit von etwa 30 s.

Unabhängig von Stückzahl und Werkstoffanforderungen arbeitet der Roboter seinen Prozess ab. Wird ein neues Bauteil gegossen, werden die Einzelpunkte (Greifpunkt, Sprühweg, Prüfmuster, Abkühlzeit und Ablageposition) dem Roboter neu mitgeteilt. Auf diese Art und Weise entsteht eine Bibliothek an Programmen, die, sobald ein Bauteil einmal gefertigt wurde, ein Umrüsten in kürzester Zeit ermöglicht.

Auch dünnwandige und filigrane Produkten mit einer homogenen Oberfläche können hergestellt werden

Das flüssige Metall wird unter hohem Druck in das vorgeheizte Werkzeug gepresst. Damit ist gewährleistet, dass auch feinste Strukturen bis ins letzte Detail ausgefüllt werden. Diese Technik ermöglicht auch die Herstellung von dünnwandigen und filigranen Produkten mit einer homogenen Oberfläche. Das mittels Kolben eingeschossene Material wird so lange im Werkzeug gehalten, bis Teilestabilität erreicht ist.

Im nächsten Schritt öffnet sich die Maschine und somit die Form. Erreicht der Roboter seine Position in der offenen Form, stoßen die Auswerfer das Gussstück aus, wodurch der am Abguss befindliche Greifpunkt für den Roboter freigegeben wird.

Der Roboter entnimmt das Bauteil, sprüht die eine Seite der Form mit einem Trennmittel aus, dreht den Greifer um 180° und besprüht die zweite Seite der Form in gleicher Weise.

Schlankes Armdesign des Roboters als Pluspunkt

Ein großes Plus der Roboter der Kawasaki-F-Serie, das hier zum Tragen kommt, ist das schlanke Armdesign und die dadurch minimierten Störkonturen, da besonders beim Eintauchen in die Druckgussmaschinen Arbeiten auf engstem Raum gefragt ist.

Weitere Vorteile sind die geringe Standfläche und ein eng am Arm angelegter Arbeitsbereich, wodurch die Arbeitszelle des Roboters trotz vieler Einzelaufgaben sehr klein konzipiert werden konnte und Hallenfläche gespart wird.

Durch diese Bauweise ist es möglich, den Greifer des FS10L, ohne die Maschine verlassen zu müssen, um 180° zu drehen und somit wertvolle Taktzeit einzusparen. Um sicherzustellen, dass keine Teile in der Druckgussmaschine verblieben sind, fährt der Roboter mit dem aus dem Werkzeug gelösten Gussstück aus der Maschine und führt eine optische Teilekontrolle durch.

Druckgussmaschine wird im Fehlerfall durch Signal des Roboters gestoppt

Ein möglicher Crash beim nächsten Abguss wird vermieden, weil die Druckgussmaschine im Fehlerfall durch ein entsprechendes Signal des Roboters gestoppt wird. Das defekte oder unvollständige Teil wird gleichzeitig vom Roboter ausgeschleust.

Ist das Bauteil vollständig erkannt, verfährt der Roboter zu einem Abkühlbecken. Das Eintauchen kühlt das noch heiße Druckgussteil auf eine Temperatur von unter 100 °C ab.

Die Highlights der Roboterzelle sind:

• kontinuierliche Produktion ohne manuelle Eingriffe;

• hohe Prozesssicherheit;

• fünf Roboter-Einzelschritte in einer Gesamttaktzeit von nur rund 30 s.

• Es ist Voll- oder Teilautomation möglich.

MM

* Dipl.-Ing. Carsten Stumpf ist Marketing Manager bei der Kawasaki Robotics GmbH in 41468 Neuss.

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