FANUCs sechs

Die Automatisierungskompetenz von FANUC hat das Spritzgussunternehmen Mitre Plastics bei der Spezifikation einer flexiblen Sechs-Achsen-Roboterzelle für sein neuestes Projekt für einen Hersteller von Haushaltsgeräten unterstützt. Nachdem Mitre Plastics zunächst über eine Cobot-Lösung nachgedacht hatte, hat Mitre Plastics stattdessen mit der Hilfe von FANUC ein schnelleres, kostengünstigeres und flexibleres Industrierobotersystem in Betrieb genommen, das dem Unternehmen hilft, seinen Vertrag mit einem Großkunden zu erfüllen.

Das im Nordosten Englands ansässige Unternehmen Mitre Plastics kann auf eine 50-jährige Geschichte zurückblicken und wurde 2019 gebeten, ein Angebot für die Produktion eines großvolumigen Teils mit einem Messingeinsatz für einen Hersteller von Haushaltsgeräten abzugeben, der eine wiederholbare, schnelle Lösung zum Laden von Einsätzen benötigte . Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie das Teil auf seiner vorhandenen Spritzgießmaschine FANUC ROBOSHOT α-S220iB hergestellt werden könnte, bat Mitre Plastics einen namentlich nicht genannten Automatisierungslieferanten, eine konzeptionelle Lösung auszuarbeiten.

„Sie schlugen vor, einen kollaborativen Roboter in Verbindung mit unserer vorhandenen Spritzgießmaschine und dem Drei-Achsen-Roboter zu verwenden, um das Laden der Einsätze zu übernehmen“, erinnert sich Geschäftsführer Michael Breckon.

Als bestehender FANUC-Spritzgusskunde und daher von den Automatisierungskenntnissen und -kompetenzen des Unternehmens überzeugt, beschloss Mitre Plastics jedoch, den Rat von FANUC einzuholen, bevor es sich zum Kauf eines Cobots entschied.

„Als wir den Vorschlag FANUC vorlegten, um die Bereitstellung zusätzlicher Hardware und Integrationsarbeit für die Lösung zu besprechen, warf die Frage auf, wie sie in der Praxis funktionieren würde“, sagt Michael.

Bei der Überprüfung wurden eine Reihe von Einschränkungen der vorgeschlagenen Lösung hervorgehoben, wobei die Ingenieure von FANUC zu dem Schluss kamen, dass diese Anwendung nicht vollständig für einen Cobot geeignet sei. James Pointer, Senior Integration Engineer bei FANUC, erklärt, warum:

„Erstens sollen kollaborative Roboter unbewacht arbeiten, aber in diesem Fall war ein Schutz erforderlich, was zusätzliche Kosten verursachte. Zweitens wurde vorgeschlagen, den Cobot auf Kopfhöhe an der Formmaschine zu montieren, was nicht den Gesundheits- und Sicherheitsrichtlinien entsprechen würde. Und drittens sind Cobots von Natur aus langsam, wohingegen der Schlüssel beim Spritzgießen darin besteht, die offene Zeit der Form für maximale Produktivität zu minimieren.“

Anstelle eines Cobots schlug FANUC eine einfachere, schnellere, effizientere und flexiblere Lösung vor, die eine sechsachsige Roboterzelle umfasste. Um diesen alternativen Ansatz zu unterstützen, beauftragte das Unternehmen Hi-Tech, seinen langjährigen strategischen Partner für die Handhabung und Integration von Spritzgussverfahren. Die beiden Unternehmen arbeiteten nahtlos an der Entwicklung einer Lösung, die den Austausch des vorhandenen Drei-Achsen-Roboters durch einen Sechs-Achsen-Roboter mit seitlichem Einstieg vorsah. Dabei würden vier Einsätze aus einem Wendelförderer entnommen, durch die Seitentür in die Formmaschine eingeführt, die Einsätze in der richtigen Ausrichtung in die Form eingelegt, das fertige Bauteil entformt und Nachprüfungen durchgeführt – alles innerhalb der vorgegebenen Zykluszeit.

„Mit dem Ziel, Kosten und Komplexität des bestehenden Systems zu reduzieren, haben wir eine eigenständige industrielle Automatisierungszelle entworfen“, sagt James.

Da alle Parteien mit diesem Konzept zufrieden waren, simulierte FANUC die Zelle anschließend mit seiner proprietären ROBOGUIDE-Software und führte Zykluszeitstudien durch, um das optimale Robotermodell mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis über die gesamte Lebensdauer des Systems zu ermitteln.

„Mit ROBOGUIDE können wir untersuchen, wie unterschiedliche Spezifikationen den Lebenszyklus beeinflussen können. Diese Simulationen zeigten uns, dass wir eine Reichweite von 1,8 m und eine Nutzlast von 35 kg benötigten, um die für einen doppelseitigen Greifer erforderlichen Antriebe und Sensoren unterzubringen, was uns zum M-20iD/35 führte“, sagt James.

Mit der ROBOGUIDE-Software kann Mitre Plastics untersuchen, wie unterschiedliche Spezifikationen den Lebenszyklus beeinflussen können.

Bei diesem Projekt war auch die Flexibilität ein wichtiger Aspekt, denn obwohl der Auftrag umfangreich war, mussten noch andere Arbeiten an der Formmaschine durchgeführt werden. Dies machte einen Sechs-Achsen-Roboter ideal, wie James erklärt:

„Wie der Name schon sagt, hat man bei einem dreiachsigen Roboter drei Bewegungsachsen: auf und ab, links und rechts, vorwärts und rückwärts, sodass man den Winkel nicht ändern kann, wenn der Greifer herunterfährt. Eine sechsachsige Maschine hingegen bietet Ihnen volle Rotation und damit freie Bewegung. Für die Herstellung von Kunststoffteilen mit umspritzten Einsätzen ist diese Bewegungsfreiheit von unschätzbarem Wert, da Präzision und Genauigkeit der Schlüssel zu einer erfolgreichen Produktion sind.“

Obwohl der neue Vorschlag ideal erschien, bestand ein Problem bei einer Änderung des Ansatzes zu diesem Zeitpunkt darin, dass die ursprüngliche Cobot-Lösung bereits eine Investitionsgenehmigung erhalten hatte. Diese Bedenken wurden jedoch bald zerstreut, als das neue System zu ähnlichen Kosten auf den Markt kam und Mitre Plastics außerdem die Möglichkeit gab, einen Sechs-Achsen-Roboter zu betreiben, und die Möglichkeit hatte, den Drei-Achsen-Roboter an anderer Stelle in der Fabrik einzusetzen. Hürden überwunden, die Zelle wurde kurz vor Weihnachten 2021 installiert und ist bereit für den Produktionsstart Mitte 2022.

„Dies war eine langfristige Investition, die das kontinuierliche Engagement des Unternehmens für die technische Entwicklung unterstützt. Es zeigte auch unser Engagement für den Kunden und gab ihm die Gewissheit, dass wir seine Anforderungen in ein zuverlässiges und effizientes Fertigungssystem umsetzen können“, sagt Michael.

Trotz des Vertrauens des Unternehmens in FANUC hegte Mitre Plastics zu Beginn des Projekts Zweifel an seiner Fähigkeit, mit dem Sechs-Achsen-Roboter umzugehen.

„Wir kannten die Sechs-Achsen-Technologie schon seit einigen Jahren, hatten aber Bedenken, dass sie schwierig zu programmieren sei, dass unsere Mitarbeiter nicht über die erforderlichen Fähigkeiten verfügten und wir uns am Ende auf externes Fachwissen verlassen würden“, sagt Dave Veal, Technischer Leiter bei Mitre Plastics.

Dave freut sich jedoch, berichten zu können, dass diese Zweifel unbegründet waren: „Die Programmiersoftware hat sich weiterentwickelt; Wir fanden es unkompliziert und logisch. Darüber hinaus war die Unterstützung, die wir von FANUC erhalten haben, hervorragend – unsere Techniker konnten jederzeit zum Telefon greifen und auf Abruf Unterstützung erhalten. Was wir jetzt haben, ist eine bessere Lösung. Wir fangen wirklich an, die Vorteile der Sechs-Achsen-Technologie zu erkennen.“

Für Mitre Plastics bietet der Einsatz eines Sechs-Achsen-Roboters bei dieser Anwendung einen weiteren Vorteil, nämlich die Angussentfernung. Ein weiterer vom Dreiachsenroboter durchgeführter Arbeitsschritt war das Entfernen von Anschnitten (an der Form verbliebener Kunststoff) mithilfe pneumatischer Schneidwerkzeuge; Dies erforderte jedoch mehrere Fräser, die in unterschiedlichen Winkeln eingestellt waren.

„Die sechs Achsen haben uns eine größere Flexibilität beim Entfernen von Toren aus Produkten gegeben. Anstatt mehrere verschiedene Fräser mit unterschiedlichen Winkeln verwenden zu müssen, können wir das Teil jetzt nur einem Fräser anbieten. Das macht einen erheblichen Unterschied in Bezug auf Kosten und Umrüstzeit“, sagt Dave.

„Wir würden FANUC in Zukunft sicherlich für jedes Spritzguss- oder Robotikprojekt in Betracht ziehen und bei der Entwicklung einer Mehrzweckzelle auf jeden Fall die Sechs-Achsen-Robotertechnologie im Vergleich zur Drei-Achsen-Robotertechnologie in Betracht ziehen“, fügt er hinzu.

Michael stimmt zu: „Wir sind stets bestrebt, unsere Fähigkeiten durch Technologie weiterzuentwickeln – das müssen wir tun, um wettbewerbsfähig zu bleiben.“ Dazu gehört, die Technologie an und um die Formmaschine noch stärker voranzutreiben, um in jedem Zyklus Teile nach Kundenspezifikation herzustellen und den Arbeitsaufwand zu minimieren. Der Roboter wird zum zentralen Knotenpunkt für das Denken rund um die Maschine, und je ausgefeilter der Roboter, desto mehr können wir tun, um wettbewerbsfähig zu bleiben“, sagt er.

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