Verbesserte Automatisierung treibt leistungsfähigere Robotik im Spritzgießen voran

Während der NPE 2018 beobachteten Besucher einen Wandel von isolierten Spritzmaschinen zu integrierten automatisierten Zellen, die mehrere vor- und nachgelagerte Funktionen kombinieren. Laut Chris Parrillo, National Sales Manager bei Yushin America: „Wir sehen mehr Automatisierung neben der Presse – erweiterte Inspektion, Verpackung, Montage und Produktserialisierung durch Heißprägen, Lasergravur, Barcode-Etikettierung und RFID.“

Dino Caparco, Yushins Engineering Operations Manager, merkt an: „Entnahmeroboter werden zunehmend eingesetzt, ermöglichen höhere Geschwindigkeiten und anspruchsvollere End-of-Arm-Tooling für Aufgaben wie Einlegeteile, In-Mold-Labeling und Teileentnahme.“

Folgerichtig ist Maschinenvision zunehmend integraler Bestandteil robotischer Systeme. Anbieter nennen die gesteigerte Qualitätsfokus der Spritzgießer, gekoppelt mit fallenden Kosten und Miniaturisierung von Vision-Hardware, als treibende Faktoren. Kameras an Werkzeugen, Rahmen oder Robotern überprüfen nun routinemäßig Kurzschüsse, Farbgenauigkeit, Entgraten, Einlegebeladung und vollständige Kavitätenauswurf. Vision-Systeme werden auch für 100%-Teileinspektion eingesetzt, messen Abmessungen, Etikettenausrichtung und Oberflächenfehler, mit bis zu 16–18 Parametern pro Teil.

Während die NPE 2015 Vision-geführte Roboter bei spielerischen Aufgaben wie Basketball oder Minigolf zeigte, liegt die reale Anwendung in präziser Teilelokalisierung, Orientierung, Stapeln und Verpacken auf Förderern. Jim Healy, VP Sales und Marketing bei Sepro America, beobachtet, dass aktuelle Vision-Lösungen weitgehend kundenspezifisch sind, der Trend aber zu mehr Plug-and-Play-Systemen geht.

Healy führt die Dominanz von Sechs-Achs-Gelenkarmrobotern auf der diesjährigen NPE auf den breiteren Trend zur Zellautomatisierung zurück. Obwohl hochvielseitig, werden Gelenkarmroboter generell für nachgelagerte Aufgaben bevorzugt statt für Werkzeugentnahme. Im Vergleich zu Linearrobotern bieten sie typischerweise geringere Geschwindigkeit, Reichweite, Traglast und erfordern größere überwachte Arbeitsbereiche, was Kosten und Programmierkomplexität erhöht. Sie können jedoch in Niedrigkopfraumszenarien brillieren.

Dennoch argumentieren Anbieter wie Sepro, Yushin und Wittmann Battenfeld, dass Linearroboter mit Servohandgelenk fünf bis sieben Freiheitsgrade erreichen können, die Gelenkarm-Systemen ebenbürtig sind. Auf der NPE wurden Linearroboter solo, im Tandem (Teileübergabe zwischen Einheiten) oder in Zusammenarbeit mit Gelenkarmrobotern für nachgelagerte Operationen beobachtet.

Nachgelagerte Zellenaufgaben profitieren auch von spezialisierten Robotern, die vielen Besuchern neu sein mögen. SCARA-Roboter – kompakte Hochgeschwindigkeitsmaschinen – brillieren bei Pick-and-Place kleiner, leichter Teile, bieten drei oder vier Achsen und bis zu 200 Picks pro Minute bei Zugriff auf enge Räume. Eine weitere Kategorie sind Spider-, Delta- oder Parallelroboter mit drei Armen, die an Universalgelenken an der Basis verbunden sind. Mit drei bis sechs Freiheitsgraden erreichen sie bis zu 300 Picks pro Minute. Diese schnellen Systeme können Mehrkavitäten-Teile unmittelbar nach Entformung durch einen Linearroboter neu positionieren, wodurch Pufferzonen im Presszyklus entfallen.

Ein neuerer Akteur, der kollaborative Roboter – oder Cobot – hat großes Interesse geweckt. Cobots zeichnen sich durch relativ niedrige Kosten, intuitive Lead-Through-Teach-Programmierung und, entscheidend, sicheren Betrieb neben Menschen ohne harte Absperrung in bestimmten Kontexten aus. Typischerweise auf Sechs- oder Sieben-Achs-Gelenkarm-Architekturen aufgebaut, nutzen sie integrierte Vision und Drehmomentsensoren, um versehentlichen Kontakt zu detektieren und sofort zu stoppen. Während ideal für nachgelagerte Pick-and-Place-Aufgaben statt Maschinenbedienung, bieten viele Anbieter nun Cobots an, und etablierte Kartesische Roboterhersteller sehen sie als wertvolle Portfolioerweiterung.