Diese Artikelserie erläutert jeden Schritt des Formprozesses, während aus einem Pellet ein Teil wird. Der Artikel konzentriert sich auf das Öffnen der Form, das Auswerfen des Teils und die damit verbundene 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 Teileentnahme aus der Form und sind einfacher zu programmieren. Sie bieten jedoch 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. Beispielsweise ermöglichen Knickarmroboter bei Nachbearbeitungsanwendungen wie Montage oder Verpackung eine orbitale Positionierung, die individuell an die Position des Teils angepasst ist, um den Vorgang auszuführen. Diese Roboter benötigen jedoch mehr Platz und sind aufgrund der 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 90-Grad-Drehung von der Vertikalen in die Horizontale. Dies ist für die meisten Pick-and-Place-Anwendungen ausreichend. Häufiger werden jedoch zusätzliche Freiheitsgrade benötigt, um Nachbearbeitungen durchzuführen oder das Teil einfach aus der Form zu nehmen. Viele neuere Automatisierungsanwendungen enthalten Teile mit Details, die nicht im Werkzeugauszug 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 eine zweiachsige Gelenkbewegung verleiht.

Die Art der mit dem Roboter gekoppelten Hand kann sich direkt auf die Formkonstruktion auswirken. Sie beeinflusst beispielsweise den Öffnungsabstand, also den linearen Schließhub, der erforderlich ist, um die Form so weit zu öffnen, dass 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 Wahl des Handgelenks gehören Drehmomentanforderungen, Handgelenkgewicht, Nutzlastgewicht (Teile und Läufer) sowie der zusätzliche Freiraum, der für Handgelenk, Nutzlast und Bewegung benötigt wird. Kurz gesagt: Die Wahl des Handgelenks wird hauptsächlich von den Anwendungsanforderungen bestimmt, aber manchmal können übermäßige Drehmomente oder minimale Freiraumanforderungen eine größere Rolle spielen. 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 angesehen 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 lediglich 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 korrekte Bezugsposition zwischen den drei Teilen dieses dreiteiligen isolierten Systems sicherzustellen.

VibrationDie größte Herausforderung bei der Positionstoleranz ist oft die Einhaltung der Positionstoleranz. Bedenkt man, dass sich unter einem auf einer Maschinenplatte montierten Roboter ein bewegliches Maschinenteil befindet, ist es nicht verwunderlich, dass die Einhaltung der Positionstoleranz schwierig ist. Die Kräfte einer laufenden Formmaschine verlaufen sinusförmig. 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. Während sich diese sinusförmige Schwingungskurve von der festen Platte über den Roboterständer und den Querträger zum Stoßhub, zum vertikalen Arm und schließlich zum EOAT bewegt, reduziert sich die Masse exponentiell, was die Schwingung stark 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 Überlegungen zum Roboter helfen dem Formteam, einen vollständigen und konsistenten Formprozess bereitzustellen.