Merschbrock Kunststoffspritzguss fertigt in einer Spritzgussmaschine Gewürzdosen. Diese werden von einem Kawasaki-Roboter der Baureihe RS010L entnommen und in Kartons gestapelt. Die Spritzgussmaschine hat eine Taktzeit von sechs Zyklen pro Minute, wobei pro Zyklus vier Dosen hergestellt werden. Das heißt: Der Roboter muss pro Stunde 1440 Dosen bewältigen können.
Die Automatisierung eines Spritzgussprozesses ist für GS-Automatisierung eine Standardaufgabe. Doch steckt der Teufel oft im Detail und fordert intelligente Lösungen jenseits des Standards.
Die Aufgabenstellung erscheint ganz einfach. In einer Haitain Spritzgussmaschine werden bei der Merschbrock Kunststoffspritzguss GmbH Gewürzdosen gefertigt. Diese sollen entnommen und in Kartons zur Lieferung an den Endkunden abgestapelt werden.
Jeder Zyklus der Maschine stellt gleichzeitig vier Dosen her, wodurch bei einer maximalen Taktzeit von sechs Zyklen pro Minute 1440 Dosen pro Stunde hergestellt werden. Eine durchaus beachtliche Zahl.
Schlank und mit großer Reichweite
Aufgrund des geringen Platzbedarfs entschied man sich bei GS-Automatisierung dafür, einen Kawasaki-Roboter der Baureihe RS010L einzusetzen. Er kann sich auf ein Mindestmaß zusammenfalten, sodass er zwischen Band, Zwischenablage und Maschine Platz findet und immer noch drehen kann. Gleichzeitig hat er eine beachtliche Reichweite von 1925 mm, die er braucht, um alle Punkte der Anlage sicher erreichen zu können.
Schnell und effektiv arbeitet der RS010L alle notwendigen Schritte ab, damit die anfallenden Dosen sicher und nachhaltig verpackt werden können.
Knifflige Aufgabe
Das Packmaß stellt dabei schon die erste Herausforderung dar. Im Karton werden je sechs Dosen in einer Reihe verpackt. Die Kavität der Spritzgussmaschine gibt allerdings nur vier Dosen her. GS-Automatisierung hat daraufhin eine Zwischenablage für 2 x 18 Dosen konstruiert, in der die Dosen in zwei mal drei Reihen à sechs Dosen nach der Entnahme zwischengelagert werden. Sind drei vollständige Reihen, also ein 18er-Paket bereitgestellt, werden diese vom Roboter gegriffen und in dem bereitstehenden Karton ohne Zwischenlagen verpackt. Der dafür notwendige Greifer ist ein Doppelgreifer mit vier Saugern auf der einen und 18 Saugern auf der anderen Seite. Einen Werkzeugwechsel lässt die gegebene Taktzeit nicht zu.
Da das Packmaß in den Kartons kleiner ist als das Maß in der Spritzgussmaschine, ist die Entnahmeseite zusätzlich noch mit einem Initialhub versehen, der die Dosen von dem Fertigungsabstand auf das eigentliche Packmaß im Karton zusammenfährt. Es steckt einiges an Know-how und auch Hardware in diesem von GS-Automatisierung entworfenen Greifer. Zusätzlich zu dem Funktionsumfang des Greifers musste gleichzeitig das Baumaß genau im Auge behalten werden, um sicherzustellen, dass er mühelos in den zur Verfügung stehenden Entnahmebereich der Spritzgussmaschine eingreifen kann, um die Dosen zu entnehmen.
Die nächste Herausforderung dieses Projekts bildete das Kartonmaß. Die zur Verpackung der Dosen bereitgestellten Kartons sind so schmal gefertigt, dass die Dosen die Innenwände der Kartons berühren. Es war nicht möglich, im Vorfeld der Automation auf größere Kartons zu wechseln.
Die Lösung der GS-Automatisierung ist so simpel wie intelligent zugleich. Die Techniker machten sich die Form der Dosen zunutze und gebrauchen den Radius der runden Dosen, im laufenden Prozess, als Einführhilfe in den Karton. Die 18er-Dosenpakete werden dabei senkrecht im Karton abgestellt, allerdings hierfür in einer Kreisbewegung aus der Horizontalen in die aufrechte Position überführt. Im Verlauf dieser Bewegung passieren sie halb liegend den Kartonrand. Dabei trifft der Radius des Dosenumfangs auf den geraden Kartonrand und nicht der rechtwinklige Übergang von Dosenboden zur Dosenwand.
Somit konnte der erhöhte Schwierigkeitsgrad der engen Kartons, im Prozess, mit einem einfachen Trick neutralisiert werden.
Überwachung der Peripherie
Die gesamte Peripherie der Anlage wird von der Robotersteuerung betrieben. Hierunter fallen der Rollenförderer zur Zu- und Abförderung der Kartons mit Stoppern und Zentrierung sowie eine Ionisierungsstation, die das Anhaften der Dosen durch statische Aufladung verhindert. Hierdurch werden bereits sechs Einzelfunktionen abgebildet.
Die in Summe in der Anlage verbauten Sensoren, Sperren und Abfragen von Positionen belegen 16 Eingänge der 32 standardmäßig vorhandenen Ein- und Ausgänge der Kawasaki-Steuerung. PC-Programme (Prozess-Control-Programme), die zusätzlich zum eigentlichen Roboterprogramm ablaufen, überwachen die Peripherie sowie Einzelzustände der Anlage, sodass die Steuerung und Verwaltung aller Funktionen mühelos vom Roboter durchgeführt werden können.
Ein weiteres Highlight ist die individuelle Anpassung des Arbeitsbildschirms auf dem Kawasaki-Bediengerät (User Interface). Mithilfe des Kawasaki-Interface-Panels werden Funktionen und Zustände der Anlage über Softwareschalter angezeigt und auf einfache Weise bedienbar gemacht. Der Touchscreen des Handbediengeräts oder Teach Pendants dient dabei als Schaltfläche. Durch Knopfdruck können für diese Applikation alle relevanten Hand- und Automatikfunktionen gesteuert werden. Weiterhin wird die gesamte Anlagensteuerung mit allen unterschiedlichen Zuständen ebenfalls über individuell eingerichtete Visualisierungsbildschirme angezeigt und bedient.
So lassen sich Kosten sparen
Insgesamt acht solcher Bedienbildschirme oder User Interfaces mit jeweils bis zu 28 Einzelfunktionen können bei Bedarf generiert werden – ein großer Vorteil, nicht nur für den Bediener. Denn durch den Einsatz des Interface Panels wird effektiv Geld gespart. Es entfallen neben zusätzlicher Hardwarekosten auch Kosten für die Installation der Komponenten und zusätzliche Elektrodokumentation. In vielen Fällen kann durch die Nutzung der PC-Programme und der Bedienbildschirme auf den Einsatz einer zusätzlichen SPS verzichtet werden. In jedem Fall ein nicht zu unterschätzender Posten in der Gesamtkalkulation eines solchen Projekts.
Die Anbindung der Spritzgussmaschine wird über die im Schaltschrank integrierte Euromap-67-Schnittstelle realisiert, die eine direkte und definierte Kommunikation zwischen Roboter und Spritzgussmaschine ermöglicht. Diese Schnittstelle ist eine Entwicklung der Firma GS für Kawasaki Robotics, die auch anderen Kunden zur Integration von Spritzgussmaschinen zur Verfügung steht.
prozesstechnik-online.de/dei1012515
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