Diese Artikelserie erläutert jeden Schritt des Formprozesses, während aus einem Pellet ein Teil wird. Der Schwerpunkt liegt auf dem Öffnen der Form, dem Auswerfen des Teils und der damit verbundenen Automatisierung, unabhängig davon, ob die Teile fallengelassen, abgesaugt oder aus der Form entnommen werden. Die Roboterfähigkeiten des Formers in Kombination mit dem End-of-Arm-Tooling (EOAT) wirken sich direkt auf Formdesign, Zykluszeit und Kosten aus. Hier betrachten wir den Einsatz eines Roboters zum Entnehmen des Teils aus der Form.

Eines der Ziele jedes Projekts ist die Kommunikation und Zusammenarbeit aller Beteiligten, um den besten Plan zu entwickeln. Neben vielen anderen Vorteilen stellt dies sicher, dass die richtige Automatisierungsausrüstung gekauft wird. Es gibt viele Arten von Robotern. Zwei Industriestandards sindlinearUndartikuliertLinearroboter sind in der Regel kostengünstiger, ermöglichen eine schnellere Entnahme der Teile aus der Form und sind einfacher zu programmieren. Allerdings bieten sie eine geringere Beweglichkeit des Teils und sind für die Nachbearbeitung weniger geeignet. Da sich Linearroboter linear bewegen, sind sie oft auf die X-, Y- oder Z-Ebene beschränkt und bieten nicht die Positionsfreiheit eines menschlichen Arms. Linearroboter können auf der Bediener- oder Gegenseite der Presse oder am Ende der Presse (L-Montage) installiert werden.

Knickarmroboter sind multifunktional, eignen sich besonders gut für die Nachbearbeitung und können dank ihrer menschenähnlichen Flexibilität auch in beengten Räumen eingesetzt werden. Sie werden typischerweise auf dem Boden neben der Maschine oder auf der maschinenfesten Aufspannplatte montiert. Bei Nachbearbeitungsanwendungen wie Montage oder Verpackung ermöglichen Knickarmroboter beispielsweise eine orbitale Positionierung, die individuell an die Position angepasst ist, in der sich das Teil für den Vorgang befinden muss. Diese Roboter benötigen jedoch mehr Platz und sind aufgrund dieser orbitalen Positionen oft schwieriger zu programmieren. Sie sind zudem in der Regel teurer und erfordern eine langsamere Entnahme der Teile aus der Form.

EOATist ein weiterer wichtiger Faktor. Oftmals wählen Former die kostengünstigste EOAT-Konfiguration, was zu einem ungenauen Design führen kann, das die für den Betrieb innerhalb der Prozesstoleranzen erforderlichen Toleranzen nicht einhalten kann.

HandgelenksbewegungenEin weiterer Aspekt der Robotertechnik ist die pneumatische Drehung um 90 Grad von der Vertikalen in die Horizontale, was für die meisten Pick-and-Place-Anwendungen ausreichend ist. Häufiger werden jedoch zusätzliche Freiheitsgrade benötigt, um Nachbearbeitungen durchzuführen oder das Teil einfach aus der Form zu nehmen. Viele neuere Automatisierungsanwendungen enthalten Teile, deren Details nicht im Formzug enthalten sind. Daher muss der Roboter das Teil aus der Form „wackeln“. Dies erfordert ein Servo-Handgelenk, das dem Ende des vertikalen Arms eines Linearroboters im Wesentlichen eine zweiachsige Gelenkbewegung verleiht.

Die Art der mit dem Roboter gekoppelten Hand kann sich direkt auf die Formgestaltung auswirken. Sie beeinflusst beispielsweise den Öffnungsabstand, also den linearen Schließhub, der erforderlich ist, um die Form weit genug zu öffnen, damit ein Roboter Teile entnehmen kann. Ein Design mit zwei gegenüberliegenden Handgelenken für das Einlegeformen kann den Öffnungsabstand um 25 Prozent minimieren, die Programmierung vereinfachen und die Formöffnungszeit verkürzen, was wiederum die Zykluszeit verbessert.

Zu den Überlegungen bei der Auswahl des Handgelenks gehören Drehmomentanforderungen, Handgelenkgewicht, Nutzlastgewicht (Teile und Läufer) sowie der zusätzliche Lichtraumbedarf für Handgelenk, Nutzlast und Bewegung. Kurz gesagt: Die Wahl des Handgelenks wird hauptsächlich von den Anwendungsanforderungen bestimmt, manchmal spielen jedoch übermäßige Drehmomente oder minimale Lichtraumanforderungen eine größere Rolle. Diese Faktoren werden oft übersehen, was zu vorzeitigem Ausfall von Komponenten oder völliger Funktionsstörung der Automatisierung führt.

ToleranzenBei der Konstruktion von Automatisierungszellen sind ein weiterer Aspekt zu berücksichtigen. Ein Roboter verfügt über eine vorgegebene Positioniertoleranz. Diese kann jedoch in der Regel nicht als verlässliche Positionsgenauigkeit in der Zelle herangezogen werden, da die Toleranzen der gesamten Zelle oft weit über den kontrollierten Toleranzen des endgültigen Teiledrucks liegen. Bedenken Sie außerdem, dass der Roboter auf einer beweglichen Maschine sitzt. Daher ist es bei einer Automatisierungszelle mit engen Toleranzen besser, den Roboter aus den Toleranzen zu eliminieren, indem man ihn nur als Träger des EOAT betrachtet, in dem EOAT, Form und Automatisierungsvorrichtungen funktionierende Teile eines isolierten Systems sind. Um engere Toleranzen zu gewährleisten, werden oft Positionierstifte verwendet, um die richtige Bezugsposition zwischen den drei Teilen dieses dreiteiligen isolierten Systems sicherzustellen.

VibrationDie größte Herausforderung bei der Positionstoleranz ist oft die Einhaltung der Positionstoleranz. Bedenken Sie, dass sich unter einem auf einer Maschinenplatte montierten Roboter ein bewegliches Maschinenteil befindet. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Einhaltung der Positionstoleranz schwierig ist. Die Kräfte einer laufenden Formmaschine verlaufen in einer Sinuskurve. Wenn diese Sinuskurve am EOAT endet, entsteht eine hochfrequente Vibration.

Grund: Die sinusförmige Bewegung der Formmaschine wird durch Metallmassen übertragen. Mehr Masse ermöglicht niedrige Frequenzen, weniger Masse hingegen hohe Frequenzen. Wenn sich diese sinusförmige Schwingungskurve von der festen Platte über den Roboter-Riser und den Querbalken zum Kickhub, zum vertikalen Arm und schließlich zum EOAT bewegt, reduziert sich die Masse exponentiell, was die Schwingung extrem verstärkt. Die Lösung besteht darin, die Schwingung durch Hinzufügen eines Stützbeins mit ausreichender Masse im Verhältnis zum Roboter zu dämpfen. Dadurch werden die Kräfte auf ein schwingungsisolierendes Pad am Boden übertragen. Je größer das Bein, desto größer die Masse, desto leichter bewegt es sich und desto geringer die Schwingung.

Diese grundlegenden Roboterüberlegungen helfen dem Formteam, einen vollständigen und konsistenten Formprozess bereitzustellen.