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Ausgangslage / Aufgabenstellung |
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| Kunststoffteile müssen nach dem Blasvorgang sauber ausgeschnitten und häufig mit Bohrungen versehen werden. Für diese Aufgaben suchte man eine effiziente Automatisierungslösung. Die gewünschte Kombination Roboter/Messer schied bislang für diese Applikation aus, weil ein Roboter einprogrammierte Bahnbewegungen exakt ausführt und nicht reagieren kann, wenn das Kunststoffteil schrumpft oder sich ausdehnt. Rotierende Werkzeuge erzeugen dagegen giftige Dämpfe sowie erhebliche Mengen an Staub und Schmutz. Gesucht wurde deshalb ein völlig neues Werkzeug. | |
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Realisation / Lösung |
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 | | Entgraten von Kunststoff-Motorabdeckungen |
Die Antwort fand der KUKA-Systempartner Cosytronic, der ein schwimmend gelagertes, patentiertes Werkzeugaggregat entwickelte, in das sich verschiedene Schneidstähle integrieren lassen, beispielsweise gerade und nach innen oder außen gebogene Messer für bestimmte Radien. Um so zu schneiden, dass keine Grate entstehen, muss mit dem Messer immer der gleiche Anpressdruck erzeugt und der richtige Schneidwinkel eingehalten werden. Das garantiert ein KUKA-Roboter KR 125, der im selben Arbeitsgang schneidet und Befestigungslöcher in die ausgeschnittene Form bohrt. Der erste Anwender ist Illbruck, der mit der Roboterzelle die Schallschutz-Komponente für den Motorenraum des VW-Golf fertigt. Ein aus Aluminium gefräster, als negatives Abbild der Blasform gestalteter Werkstückträger fixiert das Kunststoffteil mit Vakuumsaugern und fängt dabei auch die Kräfte des Roboters ab.
Die Blasformen werden manuell auf zwei Werkstückträger gelegt. Während der KR 125 eine der Schallschutz-Komponenten bearbeitet, tauscht ein Bediener an der anderen Form das fertige Teil gegen ein neues aus. Aufgrund dieser abgestimmten Abläufe kann der Roboter kontinuierlich und somit zeitoptimiert schneiden und bohren. Das Werkstück wird an einer Stelle eingespannt. Dann fragt die Steuerung der Zelle über Sensoren ab, ob die für die Fixierung unabdingbare Vakuum-Ansaugung arbeitet. Der Roboter beginnt mit dem Schneiden stets an dem durch die Spannvorrichtung definierten Punkt; danach passt sich die Bewegung des Messers der auszuschneidenden Kontur an. Die Drehzahl der Bohr-Fräs-Einheit regelt der KR 125 eigenständig über die Steuerung. | |
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Systemkomponenten / Auftragsumfang |
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- KUKA-Roboter KR 125
- PC-basierende KUKA-Robotersteuerung einschließlich Control Panel mit Windows-Oberfläche
- patentiertes Messer
- Drehtisch
- Zwei als negative Abbilder der Blasform gestaltete Werkstückträger
- Roboterprogrammierung
- Anwendungs-Software
- Inbetriebnahme
Lieferant der Roboterzelle war der KUKA-Systempartner Cosytronic Computer-System-Electronic GmbH, Wissen im Westerwald. | |
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Ergebnis/Erfolg |
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- Hohe Flexibilität
Roboter sind gerade wegen ihrer Flexibilität für diese Anwendung prädestiniert; zum Bearbeiten einer anderen Form genügt ein Wechsel des Werkzeugs und eine entsprechende Programmwahl über das Control Panel der Robotersteuerung. Die beachtliche Reichweite des KR 125 steigert die Flexibilität der Roboterzelle zusätzlich. Das aktuelle Werkstück ist zwar nur 1.000 x 800 mm groß; eines mit nahezu doppelten Abmessungen befindet sich jedoch bereits in der Konzeptionsphase.
- Der Roboter ist auch flexibler als eine Stanze, die jeweils nur auf eine Werkstückform festgelegt und zudem teurer wäre. Die höhere Geschwindigkeit der Stanze ist irrelevant, da der Blasvorgang länger dauert als der Zyklus der Roboterzelle. Die Taktzeit des Roboters beträgt 64 s; davon benötigt er 49 s zum Schneiden und 15 s zum Bohren.
- Mehr Wirtschaftlichkeit
Der Roboter bündelt Arbeitsschritte, die üblicherweise getrennt sind, sodass der Betreiber Raum, Zeit und letztlich Kosten spart. Auch im Vergleich zum rein manuellen Ablauf arbeitet die Roboterzelle äußerst ökonomisch; das belegt schon allein die kurze Amortisationsphase von gut einem Jahr. Durch Wirtschaftlichkeit zeichnen sich auch die verwendeten Messer aus; deren Standzeiten liegen im Drei-Schicht-Betrieb bei rund vier Wochen. Zudem können stumpfe Klingen nachgeschliffen werden.
- Komfortable Programmierung
Für die Programmierung des Roboters nutzte Cosytronic das Teach in-Verfahren. Zu diesem Zweck führte das Unternehmen mit dem KR 125 alle erforderlichen Bahn- und Punktbewegungen am Bauteil bzw. Werkstückträger aus und speicherte die entsprechenden Koordinaten. Anschließend wurden die Werte auf den zweiten Werkstückträger übertragen.
- Humanere Arbeitswelt
Früher musste man den überflüssigen Rand des Schallschutzes, den so genannten Butzen, mit Kraftaufwand manuell abtrennen. Diese belastende Tätigkeit entfällt jetzt. | |
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| Weitere Informationen |
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| Video |
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