Robotik

Richtig gegriffen

Praxisgerechte Roboterlösung für Druckgusszellen
Blechpaket für einen Rotor, der für den Einsatz in Lüfterantrieben vorgesehen ist.
Die Automatisierung ist wohl fast so alt wie die Menschheit, denn von Anfang an wollten Menschen sich die Arbeit erleichtern und produktiver sein. Daran hat sich nichts geändert. Auch heute treibt der Wunsch nach höherer Produktivität die Automatisierungstechnik voran. Dabei zeigt es sich, dass es keineswegs immer bahnbrechende Neuentwicklungen sein müssen, um Fortschritte und Verbesserungen zu erzielen.







Modifiziert man beispielsweise den Greifer eines serienmäßigen Industrieroboters anwendungsgerecht und platziert ihn strategisch günstig in einer Druckgusszelle, ergibt das – kombiniert mit der passenden Förder- und Steuerungstechnik – eine ökonomisch und ergonomisch sinnvolle automatisierte Produktionsanlage.

In Sachsenheim in der Nähe von Bietigheim hat Kienle + Spiess seit mehr als 70 Jahren seinen Stammsitz. Heute ist das Unternehmen sowohl national als auch international als führender Anbieter von Stanz- und Druckgussteilen bekannt. Um auch zukünftig den steigenden Anforderungen der Kunden gerecht zu werden, investieren die Sachsenheimer kontinuierlich in technisches Know-how, innovative Technologien und moderne Produktionslagen. Zurzeit beispielsweise geht die erste von insgesamt vier neuen, automatischen Druckgusszellen in Betrieb. Gefertigt werden hier Rotoren für die Antriebe von Axialventilatoren. Steigende Stückzahlen machten diesen Schritt notwendig. Zwar war die Rotorenfertigung auch vorher schon weitgehend automatisiert, allerdings gab es noch zu viele manuelle Arbeitsschritte. Außerdem sollten die Druckgusszellen ergonomischere Arbeitsbedingungen bieten und die Option auf eine Mehrmaschinenbedienung ermöglichen.

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Magnetischer Greifer

Bei der Realisierung der neuen Druckgusszelle arbeiteten die Sachsenheimer eng zusammen mit den Automatisierungsspezialisten der OSD Schenck aus Karlsruhe. Die Gusstechnik stammt von Kienle + Spiess selbst, während für die Robotik nebst Förder- und Steuerungstechnik die Karlsruher verantwortlich waren. Dem Projekt Druckgusszelle kamen dabei die breit gestreuten Erfahrungen der Automatisierungsspezialisten zugute. Schließlich war ein perfektes Zusammenspiel zwischen Steuerung der Maschine und der Automatisierung wichtig. Zudem fand seit Projektbeginn ein reger Austausch zwischen den beteiligten Unternehmen statt, um die bestmögliche Lösung aus Sicht des erfahrenen Anwenders und aus Sicht des Automatisierungsspezialisten zu gewährleisten.

Ein wichtiger Bestandteil der vollautomatischen Druckgusszelle ist ein serienmäßiger Sechs-Achs-Roboter, der die Einzelteile der Rotoren – also Blechpakete und Lagerhülsen – in das Gusswerkzeug einlegt und nach dem Vergießen die Fertigteile wieder entnimmt. Für das Handling dieser drei unterschiedlichen Teile wurde die Roboterhand entsprechend ausgelegt. Statt der sonst üblichen mechanischen Greifer kamen dabei Elektromagnete zum Einsatz. Für den Anwender hat dieses Verfahren gleich zwei Vorteile: zum einen weniger Mechanik am Roboter, was weniger Verschleißteile bedeutet, zum anderen braucht der Greifer keine Druckluft, was auf Dauer die Betriebskosten senkt.

Optimierte Arbeitsabläufe

An drei Seiten des drehbaren Greifers wurden je vier magnetische Aufnahmen integriert, deren Größe auf die Blechpakete, die Lagerhülsen beziehungsweise den fertig gegossenen Rotor abgestimmt ist. Wenn die Roboterhand die Übergabestationen anfährt, werden die Magnete aktiviert, wobei die jeweils erforderliche Haltekraft für das Bauteilgewicht im Steuerungsprogramm hinterlegt ist. Unterschiedliche Haltekräfte sind beispielsweise für die Pakete nötig, da sie je nach Höhe zwischen 0,6 und 1,5 Kilogramm wiegen. Die Lagerhülsen sind für alle Pakete identisch, die fertigen Gussteile indes differieren in Gewicht und Größe.

Sind Pakete und Lagerhülsen aufgenommen, werden sie zum Gusswerkzeug transportiert. Es werden zuerst die vier Pakete gleichzeitig, dann die Buchsen nacheinander eingelegt. Während des Gussvorgangs holt der Roboter bereits die nächsten Pakete und Lagerhülsen. Meldet die Druckgussmaschine den Gießvorgang als abgeschlossen, fährt der Roboter das Gusswerkzeug wieder an, entnimmt mit den entsprechenden vier magnetischen Aufnahmen die Fertigteile, fährt aus der Maschine, gibt das Signal zum Formsprühen und erhält wieder die Freigabe zum Einlegen der Pakete und Buchsen. Die Fertigteile werden anschließend zu einem Schmirgelband transportiert, um die Auswerferüberstände zu entfernen. Hier entnimmt sie der Bediener dann manuell und macht sie versandfertig.

Ein kompletter Zyklus von der Aufnahme der Lagerbuchsen und Pakete durch den Roboter bis zum Absetzen der vier fertigen Rotoren auf dem Schmirgelband dauert dabei nur knapp eine Minute. Natürlich ist die Robotersteuerung so ausgelegt, dass etwa bei einem Fehler im Gussvorgang die betreffenden Falschteile problemlos ausgeschleust werden können. Direkt neben der Entnahmestelle wird die Druckgusszelle auch beschickt. Dazu werden die Blechpakete manuell eingelegt. Die Wege für den Bediener sind kurz, zumal auch die Robotersteuerung mit ihrem übersichtlichen Bedienterminal auf der gleichen Seite der Druckgusszelle installiert ist. Beschicken, Entnehmen und Bedienen sind praktisch möglich, ohne die Position zu wechseln. Die eingelegten Blechpakete werden über eine Vierfach-Rutsche für die pneumatischen Ausheber an der Übergabestation für den Roboter vereinzelt. Auch hier wurde also Wert darauf gelegt, Verschleißteile zu reduzieren. PR/pb

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