Mensch Maschine Schnittstelle + Roboter in Kunststofffertigung

AUTOMATISIERUNG

Details: Veröffentlicht: 12.03.2020; Zuletzt aktualisiert: 02.08.2024; Zugriffe: 9195

Mit einem hohen Grad der Automatisierung stellt die Rodinger Kunststoff-Technik GmbH (RKT) die erforderliche Qualität und Wirtschaftlichkeit bei der Produktion diverser Kunststoffteile für die Automobilindustrie, Elektronikindustrie, Kommunikationstechnik und Medizintechnik sicher. Die Automatisierungstechnik für die Kunststoffspritzguss Maschine kommt vom Industrie 4.0 Spezialist Mitsubishi Electric, darunter zahlreiche 6-Achs Roboter RV-2FR und die Mensch Maschine Schnittstelle (HMI) GOT2000.

Mitsubishi Mensch Maschine Schnittstelle

Inhalt

Vollautomatische Roboter Entnahmezelle
- Roboter mit optimaler Reichweite
- Mensch Maschine Schnittstelle – Roboter Symbiose
6-Achs-Roboter mit Maintenance
Zahlreiche Einsatzmöglichkeiten

Die Tampondruckzelle von RKT besteht aus einer Zuführstation (l.), in der ein 6-Achsroboter von Mitsubishi Electric Kleinteile aufnimmt und an die Bedruckungsanlage (r.) übergibt. Hidden Champions nennt man Unternehmen, die abgesehen von direkt involvierten Personen und wenigen weiteren Ausnahmen niemand kennt, obwohl sie in ihrem Fachgebiet absolut führend sind. Die Rodinger Kunststoff Technik GmbH (RKT) ist solch ein Hidden Champion. Über 350 Millionen Spritzgussteile werden hier teilweise mit einer Präzision im Bereich von 3 µm aus bis zu drei Kunststoffkomponenten auf den Maschinen gefertigt.

Eines der wichtigsten Betätigungsfelder von RKT ist die Medizintechnik. Bei der Herstellung medizintechnischer Produkte spielen exakte, reproduzierbare Fertigungsbedingungen an der Maschine eine entscheidende Rolle.

In einem kontrollierten, ISO8 ähnlichen Bereich der Produktionshallen bei RKT stellen die Kunststoffexperten Teile für so genannte Pens her, mit denen Wachstumshormone verabreicht werden. Durch eine regelmäßige Therapie können Patienten mit relativ kleiner Körpergröße ihr Wachstum unterstützen.

Die bei diesen industriellen Fertigungsabläufen in den Anlagen eingesetzte Automatisierung muss exakt sein. Für das Einlegen der zuvor auf einer Spritzgussanlage produzierten Pen-Kappen in eine Tampondruckzelle vertraut RKT deshalb auf den R6-Achsroboter RV-2FR von Mitsubishi Electric aus der Kleinroboter-Serie. RKT zählt damit zu den ersten industriellen Anwendern dieses Typs.

Vollautomatische Roboter Entnahmezelle

Bei der Übergabe der Kappen an den Rundtaktautomaten ist die Präzision des Roboters besonders wichtig. „Wir haben an unserem Standort insgesamt rund 40 Roboter von Mitsubishi Electric im Einsatz, die wir in den verschiedensten Spritzguss Maschinen zum Entnehmen der frisch gespritzten Kunststoffteile verwenden. Unsere bisherigen Erfahrungen mit den unterschiedlichen Robotermodellen waren dabei immer sehr gut“, erläutert Jonas Barke, Prozesstechniker Automatisierung bei RKT. „Bei der Entwicklung unserer beiden neuen Tampondruckzellen wollten wir daher von vorneherein wieder auf die bewährte Technik von Mitsubishi Electric setzen.“

Ein wesentlicher Entscheidungsgrund für die Auswahl des RV-2FR-Roboters war dessen hohe Wiederholgenauigkeit von ± 0,02 mm, erinnert sich Jonas Barke: „Die unbedruckten Kappen werden über einen Flexibowl-Förderteller bereitgestellt. Die Lage erfasst ein darüber angebrachtes Bildverarbeitungssystem.

Nach der Bildauswertung empfängt der Roboter die Lagekoordinaten einer gut positionierten Kappe, greift diese und steckt sie dann mit einer festgelegten Orientierung auf den nächsten freien Stift des nachfolgenden Rundtaktautomaten. Auf ihm werden die Kappen dann vorbehandelt und bedruckt.“ Für einen fehlerfreien Druck gibt es nur wenig Spielraum zwischen Kappenaufnahme und Kappendurchmesser. Der Roboter muss die Kunststoffteile daher sehr exakt an den Rundtaktautomaten übergeben.

Roboter mit optimaler Reichweite

Aufgrund der nur wenige Gramm schweren Teile wird die maximale Traglast von 2 kg des RV-2FR bei weitem nicht ausgereizt. Die maximale Bewegungsgeschwindigkeit von 4950 mm/s wird in dieser Anlage aufgrund der Taktung von 15 Bauteilen/min ebenfalls nicht voll genutzt.

Predictive Maintenance mit künstlicher Intelligenz für Roboter

„Bei der Planung und Realisierung der Roboter Zuführzelle mit unserem Systemintegrator konnten wir die Abmessungen so festlegen, dass wir mit dem idealen Reichweitenradius des Roboters von 504 mm alle nötigen Positionen erreichen“, so der Prozesstechniker. „In Kombination mit ihrer hohen Wiederholgenauigkeit sind die RV-2FR Roboter daher für uns in dieser Anwendung perfekt.“

Mensch Maschine Schnittstelle – Roboter Symbiose

Das Bediengerät GOT2000 (unten) mit Touchscreen Tastatur dient als Mensch Maschine Schnittstelle zum Roboter. Neben dem Roboter ist auch ein HMI Bediengerät des Typs GOT2000 von Mitsubishi Electric in der Zelle integriert. Es dient als Benutzerschnittstelle bzw. HMI (Human Machine Interface) zum Roboter.

Das Human Machine Interface bzw. die Mensch-Maschine-Schnittstelle erlaubt das Bedienen von Abläufen sowie den Start und Stopp des gesamten Systems. „Das Zusammenspiel zwischen Roboter und HMI ist bereits in der Robotersteuerung integriert und ermöglicht eine intuitive Einrichtung und Bedienung ohne lange Einarbeitungszeit der Mensch-Maschine-Schnittstelle“, betont Herr Barke. „Hier zahlt es sich besonders aus, dass diese beiden Schlüsselkomponenten der Zelle von einem Unternehmen kommen.“

Neben den technischen Merkmalen von Mensch-Maschine-Schnittstelle und Roboter war auch der Service von Mitsubishi Electric für den RKT-Spezialisten ein wichtiges Entscheidungskriterium: „Der Partner für Systemintegration hat für uns eine spezielle Schulung zu den Möglichkeiten des Roboters und des HMIs durchgeführt. Dank ihrer konnten wir unsere Einarbeitungszeit deutlich reduzieren. Der Support von Mitsubishi Electric war aber auch danach immer prompt und sehr hilfreich bei der Beantwortung technischer Fragen.“ Wirtschaftlich lohne sich die Tampondruckzelle laut Andreas Persch, Leiter Vertrieb und Projekte, mit einer Amortisationsdauer von nur 18 Monaten auf alle Fälle.

6-Achs-Roboter mit Maintenance-Funktion

RKT ist auf die Herstellung komplexer, präziser Spritzgussbauteile spezialisiert und baut die dafür erforderlichen aufwändigen Werkzeuge selbst. Mit der Einführung der RV-2FR-Serie hat Mitsubishi Electric die technischen Möglichkeiten seiner kompakten 6-Achsroboter auf ein neues Niveau gehoben. Bereits das Basismodell dieser Serie verfügt über einen integrierten, voll ausgestatteten Controller und stellt dem Anwender zahlreiche neue Möglichkeiten auch für Industrie 4.0 zur Verfügung.

So enthält der RV-2FR u. a. eine Reihe an Maintenance Funktionen. Mit ihnen lässt sich zum Beispiel der Verschleiß an den Achsmotoren frühzeitig erkennen und die Wartung daraufhin optimieren. Predictive Maintenance bzw. die vorausschauende Wartung verbessert sich dadurch erheblich.

Tobias Lausmann betreut RKT als vertrieblicher Ansprechpartner von Mitsubishi Electric. Er sieht in der einfachen Integrationsfähigkeit des RV-2FR in verschiedene Automatisierungssysteme eine weitere Stärke: „In der Tampondruckzelle bei RKT sind mit der Flexibowl, dem Bildverarbeitungssystem und dem Rundtaktautomaten mehrere Systeme verbaut, mit denen der Roboter kommunizieren muss.

Diese Anforderung meistert der RV-2FR aufgrund seiner zahlreichen Schnittstellen Optionen mit Bravour.“ Jonas Barke sieht die Realisierung der Zelle auch deshalb als problemlos an, weil die zugehörige Software mit der bei RKT vorhandenen Erfahrung im Umgang mit Robotern sowie durch die Schulung eine schnelle Umsetzung der Automation erlaubte.

Zahlreiche Einsatzmöglichkeiten durch hohe Beweglichkeit

Andreas Persch von RKT (l.) und Tobias Lausmann von Mitsubishi Electric sehen noch viele Optionen für den Einsatz von Robotern bei RKT.

Die Roboter des Typs RV-2FR eignen sich laut Tobias Lausmann aufgrund ihrer außergewöhnlichen Beweglichkeit optimal für hochgenaue Anwendungen auf engstem Raum. Beispiele hierfür sind in der Montage oder Bestückung, bei Palettierung oder Sortierung sowie in Klebeprozessen zu finden. Hier kann der RV-2FR seine Schnelligkeit und Genauigkeit voll ausspielen.

Predictive Maintenance mit künstlicher Intelligenz für Roboter

„Bei RKT sehe ich noch weitere zahlreiche Möglichkeiten für den Einsatz diverser Roboter von Mitsubishi Electric“, betont Prozesstechniker Jonas Barke. „Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit über den gesamten Lebenszyklus hinweg sind dabei für uns die entscheidenden Argumente, auch weiterhin mit Mitsubishi Electric zusammenzuarbeiten.“