Maschinenbau 07.09.2012, 11:00 Uhr

Profil-Ummantelung: Roboter verkürzen Rüstzeiten

Anlagen zum Ummanteln von Profilen, z. B. für den Fensterbau, sind oft aufwendig gestaltet und erfordern einen entsprechenden Umrüstaufwand. Deutliche Rüstzeitverkürzungen verspricht nun eine Lösung, die mit Robotern arbeitet.

Profilummantelung im Fensterbau: Mit Robotern kürzere Rüstzeiten erzielen.

Profilummantelung im Fensterbau: Mit Robotern kürzere Rüstzeiten erzielen.

Foto: www.baufritz.de

Profilummantelungsmaschinen erwecken auf den ersten Blick den Eindruck, nur aus Rädern und Rollen zu bestehen. Der komplizierte Aufbau führt dazu, dass eine Umrüstung gut vier Stunden dauern kann. Mit dem Einsatz von Robotertechnik erreicht Düspohl Maschinenbau, Schloss Holte-Stukenbrock, nun deutlich kürzere Rüstzeiten. In einfachen Fällen reichten dazu nach Firmenangeben 2 min.

Die Herausforderung: Bei einem Profilwechsel muss die Rad- und Rollenarmada in der Maschine komplett neu angeordnet bzw. gewechselt werden. Es gibt „Ummanteler“, die mehrere Hundert Formrollen im Sortiment haben. „Erhebungen bei unseren Kunden haben ergeben, dass die durchschnittliche Rüstzeit bei eineinhalb Stunden liegt und das bei immer kleiner werdenden Losgrößen“, berichtet Düspohl-Geschäftsführer Uwe Wagner. Die Spanne liege zwischen 10 min und 4 h.

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“RoboWrap” soll vollautomatisierte Ummantelung vollenden

Wagner hat daher in den vergangenen Jahren Veränderungen an den Maschinen vorgenommen und schrittweise für Abhilfe gesorgt. Damit hat er den Weg für die vollautomatisierte Ummantelung bereitet. „Die jetzt kurz vor der Serienreife stehende „RoboWrap“ ist quasi nur der konsequente große Schritt in einer langen Reihe vieler kleiner“, sagt er.

Nur das automatische Positionieren der Andruckrollen reichte Wagner nicht aus, um erfolgreich die Rüstzeiten zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität der Ummantelung zu verbessern. Deshalb widmeten sich die Düspohl-Ingenieure zuvor einem automatischen Wechselsystem für Andruckrollen, dem automatischen Verstellen der Transporträder und dem kontaktlosen Primer-Auftragssystem mit Schnellwechselköpfen. Dazu Wagner: „All das sind wesentliche Voraussetzungen für die weitere Automatisierung gewesen, denn was nützt die Rüstzeitverkürzung in der Ummantelungszone, wenn die anderen Prozesse nach wie vor viel Zeit in Anspruch nehmen?“

Wagner hatte von Beginn an den Einsatz von Robotern in seine Überlegungen mit aufgenommen. Mit fachlicher Unterstützung durch Mitsubishi Electric, Ratingen, wählte er den Sechsachs-Roboter RV-2SDB mit passenden Abmessungen.

Roboter in verteilten Rollen

Die Roboter sind nun hängend in drei Reihen positioniert: jeweils links und rechts vom durchlaufenden Profil sowie darüber. An den Seiten folgen die Roboter dem 200 mm Raster, dazwischen genügt ein Roboter für drei Rasterschritte, weil er mit seinem Arbeitsarm gleich drei Rasterpositionen erreichen kann.

Die seitlichen Roboter verstellen einerseits die Transportrollen für die benötigte Arbeitsbreite, andererseits wechseln sie die Andruckrollen. Dazu bedienen sie sich einer großen Auswahl aus zwei an beiden Seiten der Maschine installierten Kettenmagazinen. Die Rollen werden dabei von einem Rastsystem im Roboterhalter fixiert.

Nach getaner Arbeit wird diese dann mit einem besonderen Rückgabemechanismus, bei dem der Roboterarm mit dem Magazin bis in eine „Abstreifposition“ mitfährt, wieder an ihren Steckplatz zurückgegeben. Anschließend fährt jedes Kettenmagazin alle Rollen an einem 2-D-Laserscanner vorbei. Dieser vermisst jede einzelne Rolle in 0,3 s. Die aufgenommenen Daten werden sofort an den Leitrechner übermittelt und im Display aktualisiert. Somit wird immer die tatsächliche Beschaffenheit der Rolle hinsichtlich Form, Durchmesser und Steckplatz im Kettenmagazin verwertet.

CITEC und Bundesministerium unterstützten die Roboter-Entwicklung

Zur Programmierung der Steuerung bekam Düspohl Unterstützung von zwei Partnern: dem „Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie“ (CITEC) an der Universität Bielefeld sowie der Universität Paderborn und erhielt dafür Zuschüsse vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Die Arbeitsweisen des Ummantelns werden von dem Programm nach Unternehmensangaben nun bereits sehr gut in automatische Prozesse umgesetzt, bedürfen aber im Detail noch der Feinjustierung. Die Benutzeroberfläche sei inzwischen einsatzbereit – selbsterklärend und auf das Wesentliche reduziert vereinfache sie die Einstellung der Maschinenparameter.

Ein wichtiger Parameter ist die Druckkraft, mit der die Roboter die Rollen an das zu ummantelnde Profil drücken. Die Lösung: Die Roboter sind „weichgeschaltet“. Normalerweise arbeitet ein Roboter immer mit seiner maximalen Kraft. Die programmierte Weichschaltung ermögliche dagegen die Begrenzung dieser Kraft für jede einzelne Rolle.

Das System hat seinen Preis. Doch Uwe Wagner versichert, dass die Investition vergleichbar mit der einer Ummantelungsmaschine mit CNC-Achsen ist. Die RoboWrap sei dagegen allerdings modular aufgebaut und könne auch später noch mit Robotern erweitert werden kann. Für den Anfang sieht er eine Vermarktung zunächst im Bereich von Kunststoffprofilen, speziell in der Fensterherstellung. In einem zweiten Schritt sollen die Erfahrungen mit der Robotertechnik auf die vielfältigen Materialkombinationen des Holzsektors übertragen werden.

 

Ein Beitrag von:

  • Carsten Krüger

  • Martin Ciupek

    Redakteur VDI nachrichten
    Fachthemen: Maschinen- und Anlagenbau, Produktion, Automation, Antriebstechnik, Landtechnik

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