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Exzellenz in Kunststoff, effizient und zuverlässig automatisiert

„Exzellenz in Kunststoff“ lautet das Motto, das dem Besucher beim Aufruf der Homepage der Weißer + Grießhaber GmbH zuerst ins Auge fällt. Spätestens beim realen Besuch der Fertigungsstätte des Unternehmens in Mönchweiler, nahe der Kreisstadt Villingen-Schwenningen im Schwarzwald-Baar-Kreis gelegen, wird klar, dass diese Aussage nicht übertrieben ist.
Mit fast 100 Kunststoff-Spritzgießmaschinen im Schließkraftbereich von 15 bis 280 Tonnen fertigen rund 270 Mitarbeiter mehr als 700 Millionen Kunststoffteile im Jahr. Mit einem eigenen Formenbau als Basis werden, gemeinsam mit den Kunden, präzise Lösungen für die Automobil-, Gebäude-, und Sanitärindustrie sowie für die Bereiche Industrie- und Konsumgüter entwickelt und hergestellt. Die technologischen Kompetenzen erstrecken sich auf die Bereiche Verzahnung und Getriebetechnik, Hybrid- und Mehrkomponententechnik, Mikrofilter und Dünnwandtechnik, Linsen und optische Teile sowie die Montage- und Automationstechnik. Das 1969 gegründete, moderne Familienunternehmen bildet derzeit mehr als 20 junge Menschen in unterschiedlichsten Berufen aus. Die technisch anspruchsvollen Kunststoffteile werden als Einzelteile oder Baugruppen in großen Stückzahlen produziert, meist hoch automatisiert um die erforderliche Ausbringung und Qualität sicherstellen zu können.
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Exzellenz in Kunststoff, efzient und
zuverlässig automatisiert
ANWENDUNGSBERICHT
„Exzellenz in Kunststoff“ lautet das Motto, das dem Besucher
beim Aufruf der Homepage der Weißer + Grießhaber GmbH
zuerst ins Auge fällt. Spätestens beim realen Besuch der
Fertigungsstätte des Unternehmens in Mönchweiler, nahe der
Kreisstadt Villingen-Schwenningen im Schwarzwald-Baar-Kreis
gelegen, wird klar, dass diese Aussage nicht übertrieben ist.
Mit fast 100 Kunststoff-Spritzgießmaschinen im
Schließkraftbereich von 15 bis 280 Tonnen fertigen rund 270
Mitarbeiter mehr als 700 Millionen Kunststoffteile im Jahr.
Mit einem eigenen Formenbau als Basis werden, gemeinsam
mit den Kunden, präzise Lösungen für die Automobil-,
Gebäude-, und Sanitärindustrie sowie für die Bereiche
Industrie- und Konsumgüter entwickelt und hergestellt.
Die technologischen Kompetenzen erstrecken sich auf die
Bereiche Verzahnung und Getriebetechnik, Hybrid- und
Mehrkomponententechnik, Mikrolter und Dünnwandtechnik,
Linsen und optische Teile sowie die Montage- und
Automationstechnik.
Das 1969 gegründete, moderne Familienunternehmen bildet
derzeit mehr als 20 junge Menschen in unterschiedlichsten
Berufen aus. Die technisch anspruchsvollen Kunststoffteile
werden als Einzelteile oder Baugruppen in großen Stückzahlen
produziert, meist hoch automatisiert um die erforderliche
Ausbringung und Qualität sicherstellen zu können.
Ein typisches Beispiel dafür ist die nachfolgend beschriebene
Anlage zur Herstellung und Prüfung eines hochpräzisen
Hybridbauteils für die Gebäudetechnologie. In der Anlage, die seit
2009 zuverlässig im 3Schichtbetrieb an 5-7 Tagen in der Woche
produziert, werden die Werkstücke vollautomatisiert gefertigt,
geprüft und in kundeneigene Werkstückträger verpackt.
Drei Roboter sorgen für einen verlässlichen und präzisen
Fertigungsablauf. Die Werkstücke werden in einer Arburg-
Spritzgießmaschine mit 250 Tonnen Schließkraft gespritzt.
Die Roboterfamilie besteht aus einem 6Achs-Roboter von
Yaskawa, dem Motoman HP20 mit 20kg Traglast und rund
1700mm Reichweite sowie zwei vierachsigen Scara-Robotern mit
850mm Reichweite, ebenfalls von Yaskawa. Dies gewährleistet
eine einheitliche Bedien- und Programmieroberäche über die
unterschiedlichen Kinematiken hinweg.
Die Prüfungen der relevanten Eigenschaften erfolgen auf
einem Rundtakttisch. Die geprüften Fertigteile werden
in Werkstückträgern verpackt, die in einem speziellen
Palettiersystem bevorratet und gestapelt werden. Vervollständigt
wird die Anlage durch eine Stanze in der die einzulegenden
Kontakte mit einem, aus Schüttgut bereitgestellten, Kunststoffclip
verpresst und positioniert bereitgestellt werden.
In der Stanze werden die zu umspritzenden Kontakte vom
Coil abgewickelt, aus dem Band ausgestanzt und danach
mit einem Kunststoffclip verpresst, der mittels eines
Vibrationswendelförderers zugeführt und positioniert wird. Der
Clip sorgt für eine denierte und konstante Lage der Kontakte
zueinander. Diese Baugruppe wird am Auslauf der Stanzeinheit
positioniert bereitgestellt und vom ersten Scara-Roboter
(Roboter1) entnommen.
Da die Bauteile in einem Spritzgießwerkzeug mit vier Kavitäten
gefertigt werden, legt dieser Roboter die Unterbaugruppen
im Nestabstand der Kavitäten in einer Übergabestation exakt
positioniert ab.
Von dort werden die Einlegeteile 4fach vom 6Achs-Roboter
(Roboter2) entnommen, der damit zur Spritzgießmaschine (SGM)
fährt und auf das Öffnen des Werkzeuges wartet. Die Einlegeteile
werden dabei sicher und präzise auf einer Funktionsseite des
speziellen Doppel-4fach-Greifwerkzeuges aufgenommen.
Die richtige Lage und das Vorhandensein werden sensorisch
abgefragt und sichergestellt. Nach Beendigung des Spritzzyklus
der SGM und Öffnung des Werkzeuges fährt der Roboter in
die Form und entnimmt mit der zweiten Funktionsseite des
Robotergreifwerkzeuges die vier Fertigteile aus der Auswerferseite
des Werkzeuges. Die Entnahme wird durch entsprechende
Sensoren im Greifwerkzeug sichergestellt, um Beschädigungen
am Spritzgießwerkzeug sicher zu vermeiden. Danach legt der
Roboter die Einlegeteile düsenseitig in das Werkzeug ein und
fährt wieder aus der Maschine heraus. Dieser Vorgang muss
einerseits hochpräzise erfolgen, um die Qualität der Werkstücke
zu gewährleisten, andererseits schnellstmöglich ablaufen,
um die „Werkzeugoffen-Zeit“ so gering wie möglich zu halten
und die Maschine bestmöglich auslasten. Roboter2 legt nun
das entnommene Werkstückquartett in eine zweite 4fach-
Übergabestation ab.
Jetzt kommt der zweite Scara-Roboter (Roboter3) zum
Zug. Er übernimmt die fertigen Werkstücke einzeln aus der
Übergabestation und setzt sie auf den Rundtakttisch ab. Auf
diesem Rundtakttisch werden nacheinander folgende Prüfungen
durchgeführt: Zunächst prüft ein Bildverarbeitungssystem das
Vorhandensein der Kontakte, sowie mehrerer Freisparungen,
die für die spätere einwandfreie Montage des Werkstückes beim
Kunden von essenzieller Bedeutung sind. Nachfolgend wird in
der nächsten Station des Rundtakttisches mittels eines Multi-
Messtasters die Länge der freistehenden Kontakte in Bezug zu
einer Referenzkante geprüft. Im nächsten Takt des Drehtisches
erfolgt eine Hochspannungs- und Durchgangsprüfung, die
sicherstellt, dass einerseits alle Pins vorhanden sind und
gleichzeitig die einzelnen Kontakte im Kunststoffwerkstück
ausreichend gegeneinander isoliert sind und kein Kurzschluss
besteht oder entstehen kann. Nach einer Reservestation des
Rundtakttisches, an der bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt
weitere Prüfungen implementiert werden können, werden
die Werkstücke, die alle Prüfungen bestanden haben als i.O.
markiert. Nachfolgend entnimmt Roboter3 die Fertigteile vom
Rundtakttisch. Werkstücke die eine der vorgenannten Prüfungen
nicht bestanden haben werden über eine Ausschuss-Rutsche
verlässlich ausgeschleust.
Die fertigen Bauteile werden vom Roboter3 nun in die
kundeneigenen Werkstückverpackungen abgelegt. Die
Handhabung dieser Werkstücktrays aus dem Palettiersystem
und zurück dorthin ist eine Zusatzaufgabe von Roboter2, die er
mittels eines Traygreifwerkzeuges, welches stirnseitig am Doppel-
4fachgreifer montiert ist, zwischendurch erledigt. Er entnimmt
leere Trays aus dem Palettiersystem, stellt sie Roboter3 zum
Befüllen auf einer entsprechenden Station bereit und stellt die
fertig befüllten Werkstückträger auf dem Fertigteilstapel des
Palettiersystems ab.
Die sichere und zuverlässige Bereitstellung und Vereinzelung
der wiederverwendbaren Kundentransportverpackungen ist
wegen deren Labilität eine herausfordernde Aufgabe. Der
Anlagenbediener stellt diese in Stapeln zu 16 Trays in den
Palettierer, jeder Werkstückträger fasst dabei 16 Teile, das
Palettiersystem puffert fünf dieser Stapel und bietet so eine sehr
große Werkstückautonomie.
Die zuverlässige und problemarme Anlage erfordert daher nur
wenig Personaleinsatz und fertigt vollautomatisch und zuverlässig
seit ihrer Installation 2009 hochpräzise Kunststoffhybridteile,
ganz nach dem Unternehmensmotto „Exzellenz in Kunststoff“.
Heiko Schwer, bei Weißer + Grießhaber verantwortlich für den
Bereich Großanlagen ist demzufolge auch vollauf zufrieden:
„Um die hohen Qualitätsanforderungen und Erwartungen
an Liefertreue und -pünktlichkeit zu erfüllen, benötigen wir
genau solche Fertigungsanlagen. Die Anlage arbeitet seit ihrer
Installation zuverlässig und akkurat. Erstaunlich ist dabei der
niedrige Wartungsaufwand für die Roboter, die seitdem im
3-Schicht-Betrieb im Einsatz sind. Das spart einerseits Kosten und
die geringen Stillstandszeiten gewährleisten uns darüber hinaus
eine sehr hohe Produktivität“.
Text: Heiko Röhrig
Kontakt Weißer + Grießhaber :
Waldstraße 11
78087 Mönchweiler / Germany
Tel.: +49 7721 9487 0
Fax: +49 7721 9487 50
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www.weisser-griesshaber.de
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EGS/072016