Die Guten sanft ins Töpfchen

Waldorf Technik, Spezialist im Bereich Highspeed-Automation für Spritzgießproduktionen, hat zusammen mit der Gimatic Group für ein produzierendes pharmazeutisches Unternehmen eine Entnahme- und Palettiereinrichtung erarbeitet, die komplett ohne Druckluft im Produktbereich betrieben werden kann. Verunreinigungsrisiken sollen so minimiert werden. Die Maschineneinheit dient zur Entnahme und zum Palettieren von Kunststoff-Spritzgussteilen, die später Wirkstoffe von Medikamenten dispensieren. Aufgrund ihres sensiblen Transportguts, muss die Maschine zuverlässig und gleichzeitig „sanft" arbeiten.

An der Schnittstelle von Maschine und Palletiereinrichtung sortiert ein kleiner Knickarmroboter mit dem Parallelgreifer MPPM 1606 von Gimatic für gut befundene Teile in eine Palette. Zu überprüfende Teile platziert er auf einer dafür vorgesehenen Qualitätssicherungsablage, schlechte sortiert er ganz aus. Ein Achtfachgreifer holt zunächst die Produkte aus dem Spritzgießwerkzeug. Das zu handelnde Kunststoffteil enthält ein kleines Stahlröhrchen, das über ein spezielles Verfahren des Endkunden eingebracht wird. Der Greifer erhält ein Signal von der Steuerung, wo das jeweils zu entnehmende Teil abgelegt werden soll. Wichtig dabei ist, dass kein Ausschuss in die Palette der guten Teile gerät und letztlich alle Plätze dort belegt werden.

„Wir sprechen hier von einem Achtfachwerkzeug mit einer Zykluszeit von 15 s", beschreibt Christian Boos, Technischer Leiter bei der Waldorf Technik GmbH & Co. KG, die Kennzahlen der Anlage. Das heißt, alle 15 s kommen acht Teile aus der Maschine. „Auch wenn das keine Hochleistungsanwendung ist, stellt es für das Produkt selbst eine High-End-Anwendung dar. Wir fertigen hier allerdings auch Anlagen, die alle fünf Sekunden 64 Teile herausbringen", so Boos. Dieser Wert bilde nachher die Grundlage für die Leistungsbetrachtungen der Einrichtung und die weiteren Anbauteile.

Boos beschreibt die Voraussetzungen, die die neue Palettiereinrichtung zu erfüllen hat: „Druckluft ist ein potenzieller Verunreinigungsfaktor und in Reinräumen unerwünscht. Zudem muss das Produkt sehr schonend behandelt werden, es wird von innen gegriffen und damit in dem Bereich, wo später das Medium unterwegs sein wird. Deshalb haben wir hier einen Elektrogreifer mit Edelstahlbacken eingesetzt." Der Trend an medizinischen Einrichtungen gehe prinzipiell zum Ausschluss von Druckluft, Partikelemissionen seien zu vermeiden und Systemlösungen im Kommen. „Früher haben wir nur Anlagen mit unseren Komponenten gebaut. Inzwischen verbauen wir viele spezifische Bauteile von Zulieferern wie Roboter, Kameras, oder eben Greifer", erläutert Boos.

Kompakte und leichte Greifer
„Die Auswahl des Parallelgreifers MPPM 1606 war eine konstruktive Entscheidung aufgrund der geforderten Produkt-Sensibilität, Präzision, Reinraumtauglichkeit und der weiteren Anforderungen, die unser Kunde gestellt hat", so Boos. „Unsere Greifer arbeiten alle nach dem Plug-&-Play-Prinzip. Bei der Auswahl des Greifers zum Palettieren in dieser Anwendung kam es unter anderem auf ein sanftes und zuverlässiges Greifen an, damit die empfindlichen Bauteile nicht verletzt werden", sagt Johannes Lörcher, Geschäftsführer der Gimatic GmbH in Bodelshausen.

Die Greifer sind besonders leicht und sehr kompakt. Dank einer innovativen Greifkraftsicherung wird der Greifer nur bestromt, wenn er sich bewegt. Auch im unbestromten Zustand hält er zuverlässig sein Transportgut. „Die von uns entwickelte Motor-Controller-Karte schaltet den Motor bei einer zuvor definierten Stromaufnahme ab. Dies geschieht immer dann, wenn der Greifer gegriffen hat und zwar unabhängig vom absoluten Verfahrweg. Über die integrierte Feder wird die Kraft gehalten, das Getriebe ist selbsthemmend, sodass der Greifer sich selbst nicht lösen kann", erklärt Lörcher das Funktionsprinzip der Greifkraftsicherung. Die Vorteile gegenüber druckluftbetriebenen Greifern liegen in der Ansteuerung durch nur eine Leitung und die direkte Signalverarbeitung der Ventilansteuerung.

„Im ersten Moment meint man nicht, dass ein Bauteil wie ein Greifer - die ja in zahlreichen Varianten am Markt angeboten werden - einen Anteil am Gesamterfolg solch einer komplexen Maschine hat", sagt Boos. „Bei der Qualitätsbetrachtung der zu fertigenden Teile wird aber schnell klar, dass die Sensibilität hier ganz wichtig ist, damit beim Handling der empfindlichen Kunststoffteile keine Produktbeschädigungen auftreten." Der MPPM 1606 biete Qualitätsvorteile, Produktionssicherheit und Ausschuss-
reduzierung für diese Anwendung, die insbesondere pneumatische Greifer nicht leisten können. Gerade in der Medizintechnik sind die Vorgaben zur Vermeidung von Produktbeschädigung sehr hoch.

Mechatronik nicht teurer als Pneumatik
Viele Entscheider meinten, dass elektrische Greifer teurer seien als pneumatische. Christian Boos hat da seine ganz eigene Meinung: „Man darf nicht den Einzelpreis der Komponenten miteinander vergleichen, sondern sollte die Gesamtkosten in Betracht ziehen. Bei pneumatischen Bauteilen sind mehr Teile zu beschaffen, der Prozess bis zum Einbau ist aufwendiger und auch der Einbau an sich erfordert mehr Ressourcen. All diese Kosten müssen zum Stückpreis hinzugerechnet werden. Führt man den Gedanken weiter hinsichtlich Nutzen und Energiekosten, sieht man klar Vorteile für die elektrische Variante." Nach dem erstmaligen Einsatz eines Standardprodukts von Gimatic sei Waldorf mit der neuen Zusammenarbeit übrigens sehr zufrieden: „Weitere werden sicher folgen", resümiert Boos.

Für Sie entscheidend

Anforderungen

• Entnahme- und Palettiereinrichtung für die Herstellung von Spritzgussteilen, die ohne Druckluft im Produktbereich arbeitet (potenzieller Verunreinigungsfaktor in Reinräumen).

Lösung

• An der Schnittstelle von Maschine und Palletiereinrichtung sortiert ein kleiner Knickarmroboter mit dem Parallelgreifer MPPM 1606 von Gimatic für gut befundene Teile in eine separate Palette. Schlechte Teile werden aussortiert, zu überprüfende auf einer QS-Ablage platziert.

• Ein Achtfachgreifer verarbeitet alle 15 s acht Teile.

• Elektrische Greifer arbeiten nach Plug-&-Play-Prinzip.

• Die Greifer arbeiten sanft , um sensible Transportgüter nicht zu beschädigen.

• Leichte, kompakte Greifer werden nur bestromt, wenn sie sich bewegen sollen, halten ihr Transportgut aber auch im unbestromten Zustand.

• Die elektrischen Greifer bieten Vorteile gegenüber druckluftbetriebenen Greifern: Die Ansteuerung ist durch nur eine Leitung erforderlich, die Signalverarbeitung der Ventilansteuerung erfolgt direkt.