Mehr Automatisierung =leistungsfähigere Roboter

Bei einem Rundgang durch die Spritzguss-Exponate auf der NPE2018 werden Sie sicherlich feststellen, dass eine Maschine, die auf eigenen Spritzteilen steht, seltener geworden ist als aufwändige automatisierte Zelldemonstrationen mit mehreren vor- und nachgelagerten Arbeitsgängen. Dies spiegelt einen allmählichen Übergang wider, der in Formanlagen auftritt. „Wir sehen mehr neben der Druckmaschinenautomatisierung“, sagt Chris Parrillo, nationaler Vertriebsleiter von Yushin America. „Mehr Inspektion, Verpackung, Montage und Produktserialisierung durch Heißprägen, Lasergravur, Barcode-Etikettierung und RFID-Chips.“

„Wir sehen, dass immer mehr Roboter zum Mitnehmen eingesetzt werden“, fügt Dino Caparco, Engineering Operations Manager von Yushin, hinzu. „Das bedeutet höhere Geschwindigkeiten und komplexere End-of-Arm-Werkzeuge für Jobs wie Insert Molding oder In-Mold-Labeling kombiniert mit Teileentnahme.“

Eine Folge ist das wachsende Interesse am Einsatz von Machine Vision zur Unterstützung von Robotern. Roboterhersteller führen dies auf die verstärkte Betonung der Qualität durch die Spritzgießer sowie auf die sinkenden Kosten und die zunehmende Miniaturisierung von Bildverarbeitungskomponenten zurück. So wird es immer kostengünstiger, Kameras an Werkzeug, Maschinenrahmen oder Roboter zu montieren, um kurze Einstellungen, Farbe, richtiges Entgruppieren, richtiges Einlegen der Inserts und vollständiges Auswerfen aus allen Kavitäten zu überprüfen. Es gibt auch einen wachsenden Trend, Vision für die 100%-Prüfung von Teilen für Maßmessungen, Etikettenausrichtung und Oberflächenfehler zu verwenden. An jedem Teil können bis zu 16-18 Parameter gleichzeitig überprüft werden.

Die Teilnehmer der letzten NPE im Jahr 2015 werden die Fähigkeit von sehgesteuerten Robotern bemerkt haben, Basketball oder Minigolf zu spielen. In der Praxis bedeutet dies die Möglichkeit, Teile auf einem Förderband zu lokalisieren und sie zum Stapeln und Verpacken auszurichten. Jim Healy, v.p. für Vertrieb und Marketing von Sepro America stellt fest, dass Bildverarbeitungsanwendungen heute in der Regel noch auf kundenspezifische Lösungen angewiesen sind; die Zukunft wird mit ziemlicher Sicherheit mehr Plug-and-Play-Einfachheit bringen.

Aus Sicht von Healy erklärt der Trend zur Zellautomatisierung die Verbreitung von sechsachsigen Knickarmrobotern auf der diesjährigen NPE. Trotz der extremen Vielseitigkeit solcher Roboter sind sich die meisten Anbieter einig, dass Knickarmroboter besser für nachgelagerte Funktionen als für das Ziehen von Teilen aus einer Form geeignet sind. Im Vergleich zu Linearrobotern sind sie hinsichtlich Geschwindigkeit, Reichweite, Nutzlastkapazität und Größe des abzusichernden Arbeitsraums weniger attraktiv – von Kosten und zusätzlichem Programmieraufwand ganz zu schweigen. Andererseits können sie in Situationen mit geringer Bauhöhe von Vorteil sein.

Größtenteils sind sich die Quellen von Anbietern wie Sepro, Yushin und Wittmann Battenfeld jedoch einig, dass ein Linearroboter mit Servo-Handgelenk fünf bis sieben Freiheitsgrade haben kann, die mit Gelenkarm-Typen konkurrieren. Auf der NPE können Sie Linearroboter sehen, die allein oder paarweise arbeiten – von einem zum anderen übergeben – oder sich mit Knickarmrobotern für nachgelagerte Operationen zusammenschließen.

Der nachgelagerte Zellenbetrieb ist ein fruchtbarer Boden für andere Arten von Robotern, die den NPE-Besuchern möglicherweise weniger bekannt sind. Einer davon sind SCARA-Roboter, eine Art sehr schnelles, extrem kompaktes Gerät, das typischerweise in Montagevorgängen zum Aufnehmen und Platzieren kleiner, leichter Teile verwendet wird. Sie verfügen typischerweise über drei oder vier Freiheitsachsen und Geschwindigkeiten von bis zu 200 Picks/min. Sie können auf engstem Raum zugreifen. Eine zweite Art von leichten Hochgeschwindigkeitsrobotern ist der „Spider-“, Delta- oder Parallelroboter. Es hat drei Arme, die an der Basis mit Universalgelenken verbunden sind. Sie kann drei bis sechs Freiheitsgrade aufweisen und erreicht bis zu 300 Picks/min. Fast schneller, als das Auge folgen kann, können diese Roboter Teile mit mehreren Kavitäten für nachgelagerte Operationen neu positionieren, nachdem sie von einem Linearroboter entformt wurden, und das alles innerhalb des Pressenzyklus, sodass kein Pufferbereich erforderlich ist.

Ein neuerer Robotertyp, der in letzter Zeit Aufmerksamkeit erregt hat, sind sogenannte „kollaborative“ Roboter (oder „Cobots“), die sich typischerweise durch geringe Kosten, einfache Programmierbarkeit und – am wichtigsten – Bedienbarkeit auszeichnen in einigen Anwendungen sicher in der Nähe von Menschen ohne harte Schutzvorrichtungen. Diese Roboter basieren normalerweise auf sechs- oder siebenachsigen Gelenkarmkonstruktionen und verwenden integrierte Sicht- und Drehmomentsensoren, um einen unbeabsichtigten Kontakt mit einem Fremdkörper zu erkennen und sehr schnell zu reagieren, um die weitere Bewegung zu stoppen. Sie gelten im Allgemeinen als geeignet für Pick-and-Place-Operationen nach einer Formmaschine, nicht für die Maschinenbeschickung. Wie Sie hier auf der Messe sehen können, kommen immer mehr Anbieter mit solchen Robotern auf den Markt, und die Mainstream-Anbieter von kartesischen Robotern sehen in Cobots eine wertvolle Ergänzung ihres Angebots.