Im Bereich der vermehrt aufkommenden 2K-Spritzgießtechnik stellt sich immer wieder die Frage, wie der Fertigungsprozess von 2-Komponenten-Teilen am besten - sprich am
wirtschaftlichsten - organisiert werden kann. Spritzgießmaschinen dafür gibt es heute von verschiedenen Herstellern und für die Automation zeichnen sich kompetente Vorrichtungsbauer, oder ein mit der Realisierung der Gesamtanlage beauftragter Generalunternehmer, verantwortlich. Das gewünschte Werkzeugsystem liefert gerne der Formen- und Werkzeugbau dazu. Doch genau hier befindet sich der Knackpunkt, denn die Kombination aus Werkzeug und Teile-Handlingsystem bestimmt den Ausstoß und somit die Effizienz und Produktivität der ganzen 2K-Anlage.

Ausgehend vom Schwierigkeitsgrad eines 2K-Teils muss zunächst darüber entschieden werden, ob ein komplexes, sogenanntes 2K-Drehwerkzeug, mit vergleichsweise einfachem Teilehandling oder ob ein erheblich einfacheres 2K-Standardwerkzeug mit einem aufwändigeren - weil intelligenten Teile-Greifersystem - die bessere Lösung darstellt.
Schon allein aus Kostengründen, der technischen Verfügbarkeit und der Prozesssicherheit ist die Kombination "einfacheres 2K-Werkzeug plus intelligentes Greifersystem" zu bevorzugen.
Zumal die Entkopplung der System-Komponenten "Werkzeug und Greifersystem" deren parallele Herstellung inklusive Tests erlaubt und somit dem Anwender auch einen Zeitvorteil verschafft.

Den Beweis dafür lieferte vor kurzem die Firma Geiger-Handling GmbH & Co. KG, 72175 Dornhan, die im Bereich Automatisierung und Systemlösungen für das Handling
von Kunststoffteilen schon seit Jahren einen sehr guten Ruf genießt. In enger Zusammenarbeit zwischen der Firma Geiger-Handling und dem Vakuum-Spezialisten J. Schmalz GmbH, 72293 Glatten, konnten für die Firma ROS in Coburg, etablierter Hersteller hochwertiger Präzisions-Kunststoff-Spritzgießteile für die Automobilindustrie und die Medizintechnik, zwei hoch leistungsfähige 2K-Anlagen mit integriertem Roboter-Handling erstellt werden.

 
Multifunktionaler Vakuum-/Mechanik-Greifer
macht produktiver und spart Kosten...

Die Firmengruppe ROS hat rund 135 Spritzgießmaschinen im Einsatz, wobei die meisten der Anlagen mit den Angussentnahmegeräten  oder Linearroboter von Geiger-Handling automatisiert sind. Die Firma Schmalz wiederum liefert für Geiger-Handling seit Jahren die Ausrüstung für die Vakuum-Greifersysteme, d.h. alle relevanten Vakuum-Komponenten und hat vor allem, speziell für die Handhabung hochwertiger Spritzgießteile entwickelte Sauger im Programm.

Die 2K-Anlagen stellten für alle Beteiligten jedoch eine etwas größere Herausforderung dar, denn ROS favorisierte die Variante 2K-Standard-Spritzgießwerkzeug und intelligentes Teile-Handling mittels eines 6-Achsen-Industrieroboters und kombiniertem Vakuum-/Mechanik-Greifersystem. Der Roboter kam deshalb zum Zug, da 2K-Spritzgießmaschinen von oben schwer zugänglich sind und somit Standard-Linearroboter zur Teile-Entnahme nach oben nicht eingesetzt werden können. Außerdem können mit dem Roboter mehrere Funktionen erledigt werden.

Die Aufgabe für die beiden 2K-Anlagen stellte sich wie folgt dar: Seitliche Entnahme von linken und rechten Spritzgießteilen aus der Maschine/dem Werkzeug, Umsetzen der Werkstücke im Werkzeug, Ablegen der linken und rechten Werkstücke auf einem Förderband, um das lagerichtige Verpacken in Kartons zu vereinfachen.
Auf den beiden 2K-Anlagen werden hochflexible, unterschiedliche Steckergehäuse für die Automobilelektrik gefertigt, wobei auf der einen 2K-Anlage drei unterschiedliche und auf der anderen 2K-Anlage zwei verschiedene Werkzeuge zum Einsatz kommen.

Die geforderte Flexibilität und Produktivität war nur mittels Robotereinsatz und flexibel-intelligenten Greifersystemen zu erreichen. Besonderes Augenmerk kommt hier den Greifern selbst zu, denn diese galt es sowohl bezüglich der Werkzeug-Anforderungen als auch der Werkstück-Beschaffenheit und Handling-Aufgabe anzupassen.

Die hochwertigen Greifer der Firma Geiger bestehen aus Aluminium-Platten, die den Grundkörper bilden, und den Greifern eine lange Lebensdauer, Stabilität und Präzision verleihen. Da die Greifer jeweils ganz spezifisch auf ein Werkstück ausgelegt werden, bedeutet ein Werkzeugwechsel demnach auch einen Greiferwechsel. Hier wird bei Geiger insbesondere auf eine sehr einfache Anbindung des Greifers an den Roboter geachtet. Jeweils nur ein Schlauch für die Zuführung der Druckluft und Elektrik sowie eine Schnellwechsel-Kupplung sorgen dafür, dass die Greiferwechsel unkompliziert und schnell durchgeführt werden können.

Den einzig richtigen (Saug)Greifer
für das jeweilige Spritzgießteil...

Die für jedes Werkzeug spezifisch angefertigten Greifersysteme weisen pro Kavität zwei Vakuum-Sauggreifer auf. Jeder Greifer hat vier Stationen, so dass insgesamt 8 Sauggreifer vorhanden sind. Bei den Vakuum-Saugern von Schmalz handelt es um den Typ FSGA SI, einem Balgsauger aus Silikon mit 1,5 Falten und einem Durchmesser von 11mm. Der Sauger-Werkstoff Silikon zeichnet sich durch hohe Temperatur-Beständigkeit und einem minimalen Verschleiß aus. Durch die Wahl des größtmöglichen Durchmessers pro Sauger, konnten die Standzeiten weiter erhöht werden, was wiederum der technischen Verfügbarkeit der Anlage zugute kommt. Da die Oberfläche der Steckergehäuse unkritisch ist, können Vakuum-Sauger aus Silikon verwendet werden. Im Fall der Oberflächen-Veredelung durch Lackieren etc., müssen die Silikon-Sauger durch spezielle HT1-Sauger von Schmalz ersetzt werden. Diese bestehen aus einem besonderen Material und zeichnen sich durch ihre Abdruckfreiheit (LABS-Freiheit = frei von lackbenetzungsstörenden Substanzen) sowie eine hohe Temperaturbeständigkeit bis 160° Celsius aus.

Für die Herstellung und sicheres, dynamisches Teile-Handling aus jeweils 2 Kavitäten sowie für das gleichzeitige Umsetzen an 2 anderen Kavitäten, beträgt die Taktzeit 40 Sekunden. Die Eingriffszeiten für das Teile-Handling reduzieren sich in der Anlage I auf 6 Sekunden inklusive Umsetzen und in der Anlage II auf 3 Sekunden ohne Umsetzen, also für die reine Werkstück-Entnahme. Über reduzierte Eingriffszeiten lässt sich die gesamte Taktzeit verkürzen, so dass dem schnellen und sicheren Zugriff durch das Greifersystem die entscheidende Funktion zufällt. Schnelles Zugreifen erfordert jederzeit maximale Vakuum-Leistung und diese wird hier mit Hilfe von Kompakt-Ejektoren der Baureihe SCPM MiniPump erzeugt. Zusammengeschaltet als Vierer-Block, wird pro Kavität, also für jeweils 2 Vakuum-Sauger, ein Kompakt-Ejektor eingesetzt.

Kompaktejektoren vor Ort evakuieren schnell
und sind sparsam im Druckluftverbrauch

Die Kompakt-Ejektoren SCPM MiniPump haben nur einen sehr kleinen Platzbedarf und wiegen extrem wenig, so dass sie überall in direkter Nähe zum Verbraucher montiert werden können und die Dynamik des Roboters in keiner Weise beeinflussen. Außerdem steht durch die Direktinstallation - ohne lange Verschlauchung - das Vakuum bei Bedarf sofort zur Verfügung. Dank der integrierten Vakuum-Abfrage ist die Teile-Überwachung, bzw. die Überwachung der korrekten Teile-Aufnahme, möglich - wobei ein Schaltausgang des Mini-Vakuumschalters, der in die SCPM integriert ist, als Signalgeber dient.

Über eine Luftsparautomatik können zusätzlich Druckluft-Einsparungen erreicht werden - was bezogen auf den Dreischicht-Betrieb ein nicht zu vernachlässigender Aspekt ist.
Als weitere, integrierte Funktion ist der Abblas-Impuls des Kompaktejektors zu erwähnen, mittels dem die Werkstücke schneller und lagedefiniert auf das Förderband abgelegt werden können.

Die Kombination aus 2K-Spritzgießmaschine, 2K-Standardwerkzeug, 6-Achsen-Industrieroboter und präzisen Vakuum-/Mechanik-Greifersystemen stellt eine intelligente, modulare Lösung dar. Lediglich die Greifersysteme werden spezifisch konstruiert und gefertigt. Zweifellos steckt aber gerade hier ein Großteil des Prozess-KnowHows, das wiederum wesentlich auf der Funktionalität und Leistungsfähigkeit der Vakuum- Komponenten - Sauggreifer und Kompaktejektoren - beruht.