10.10.2016
Stäubli

Rasanter Werkzeugwechsel mit Industrie-4.0-Management

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Lesedauer: 5 Minuten.

Anhand einer Demozelle demonstriert Stäubli Tec-Systems GmbH Connectors, Bayreuth, auf der K 2016 die wesentlichen Prozessschritte einer ganzheitlichen Automation einer Spritzgießmaschine. Der Besucher erlebt live vor Ort, wie sich einzelne […]

Stäubli demonstriert den Wechsel der Spritzgießwerkzeuge unter höchsten Sicherheitsstandards innerhalb weniger Minuten. (Foto: Stäubli)

Stäubli demonstriert den Wechsel der Spritzgießwerkzeuge unter höchsten Sicherheitsstandards innerhalb weniger Minuten. (Foto: Stäubli)

Anhand einer Demozelle demonstriert Stäubli Tec-Systems GmbH Connectors, Bayreuth, auf der K 2016 die wesentlichen Prozessschritte einer ganzheitlichen Automation einer Spritzgießmaschine. Der Besucher erlebt live vor Ort, wie sich einzelne Prozesse gegenseitig beeinflussen und dank vernetzter, Industrie 4.0 fähiger Komponenten optimieren lassen. Die Automatisierungslösung verdeutlicht, wie einfach eine komplexe Aufgabestellung mit durchgängiger Technologie von Stäubli zu bewältigen ist.

Vor allem aber unterstreicht die realitätsnahe Messeapplikation auch, was man bei Stäubli unter Quick Mould Change und SMED versteht. Mit den QMC-Lösungen gelingt der Wechsel der Spritzgießwerkzeuge unter höchsten Sicherheitsstandards innerhalb weniger Minuten. Mit welchen Technologien sich diese Top-Performance realisieren lässt, erfahren die Fachbesucher Schritt für Schritt anhand der Messeapplikation. Den Startpunkt bildet die Werkzeugvorbereitung mit integrierter Vorwärmstation. Hier wird parallel zur laufenden Produktion das nächste Spritzgießwerkzeug für den Einsatz auf der Maschine vorbereitet.

Knackpunkt dabei ist die Vortemperierung des Werkzeugs, ohne die ein sofortiger Einsatz auf der Spritzgießmaschine unmöglich wäre. Dazu schließt der Bediener sämtliche Medien-, Energie- und Signalverbindungen mit einem einzigen Handgriff über ein Multikupplungssystem an. Auf Wunsch ist auch diese manuelle Tätigkeit vollautomatisch auszuführen. Dank der Multikupplungstechnologie vergehen für den manuellen Anschluss aber nur wenige Sekunden. Falschanschlüsse sind dabei gänzlich ausgeschlossen.

Nun beginnt die Vortemperierung des Werkzeugs auf der Station. Bereits hier macht sich die Industrie-4.0-Fähigkeit der Kupplungstechnologie bemerkbar: Dank integrierter Sensorik können diese Kupplungen den Werkzeugzustand erfassen und die gesammelten Daten in den weiteren Prozess einsteuern. Eventuelle Störungen wie beispielsweise das Nichterreichen der Betriebstemperatur lassen sich so vorzeitig erkennen. Dies ermöglicht die Fehlerbeseitigung noch vor dem Einbau des Werkzeugs auf der Spritzgießmaschine, wodurch hoher Aufwand und teure Stillstandzeiten vermieden werden.

Hat das Werkzeug die vorgeschriebene Temperatur erreicht, kann der Transport beginnen. Bei der Demoapplikation auf der K übernimmt ein schienengebundener Werkzeugwechselwagen diese anspruchsvolle Aufgabe. In der Praxis sind alternativ auch frei bewegliche oder induktionsgeführte Lösungen realisierbar. Der Werkzeugshuttle fährt mit dem neuen Werkzeug aus der Vorbereitungsstation zur Spritzgießmaschine und holt dort das im Einsatz befindliche Werkzeug ab.

Noch bevor die Maschine den letzten Schuss des laufenden Auftrags durchführt, steht der Wechselwagen mit dem produktionsbereiten Werkzeug bereits vor der Maschine und wartet auf das Startsignal für den Werkzeugwechsel. Jetzt muss alles schnell gehen. Im ersten Schritt verriegelt die Werkzeughälften-Verriegelung automatisch beide Formhälften. Sogleich trennen die vollautomatischen Multikupplungen alle Signal- und Medienverbindungen, während die automatische Auswerferkupplung, ebenfalls ein Standardprodukt des Herstellers, das Werkzeug von der Auswerfermechanik löst. Bevor die Maschine auffährt und das Werkzeug freigibt, wird es noch automatisch über die Magnetspannvorrichtung entspannt.

Eine hoch belastbare, elektromotorisch angetriebene Mechanik übernimmt jetzt den Werkzeugwechsel in höchster Präzision – natürlich komplett sensorisch überwacht. Während des Wechsels befinden sich kurzzeitig beide Werkzeuge an Bord des Shuttles. Trotz dieser Belastung müssen Transport und insbesondere Positionierung des neuen Werkzeugs mit einer Präzision von wenigen Zehntelmillimetern erfolgen. Dabei erfassen Sensoren die Positionen von Werkzeug und Wagen.

Um auch hier höchste Prozesssicherheit zu gewährleisten, stimmen Maschine und Werkzeugwagen ihren Zustand automatisch bei jedem Schritt ab. Der Werkzeugwechselwagen erkennt sowohl die Werkzeug- als auch die Maschinendaten und passt selbst die Übergabe-Höhe des Werkzeuges genau an. Anschließend gewährleistet die Werkzeug-Zentriereinheit von Stäubli eine passgenaue Positionierung, ehe das Werkzeug in wenigen Sekunden magnetisch gespannt wird.

Das Besondere dabei: Das Stäubli Magnetspannsystem IMAG kontrolliert die tatsächlichen Spannparameter des Werkzeuges und gleicht diese mit den Sollwerten der Maschine und den vorher definierten Werkzeugdaten ab. Unterschreitet die erreichte Haltekraft die vorhandene Maschinenaufreißkraft, sorgt das intelligente Magnetspannsystem für eine erforderliche Anpassung dieses Maschinenparameters. Grundsätzlich werden alle Messwerte inklusive Werkzeugtemperatur mit der Maschine kommuniziert und in der Werkzeughistorie protokolliert.

Das ausgefeilte Konzept des Anbieters sorgt für einen störungsfreien Ablauf des kompletten Werkzeugwechselprozesses, der dank dem Zusammenspiel der vielen, einzelnen Hightech-Lösungen innerhalb einer Minute gelingt. Um dabei ein durchgängiges Industrie-4.0-Management zu gewährleisten, sind sämtliche Prozesse mit Sensorik gespickt.

Die Industrie 4.0-Spritzgießzelle mit Vorwärmstation, automatischem Werkzeugtransport und -wechsel, automatischem Magnetspannsystem, hochentwickelter Kupplungstechnologie zum vollautomatisierten Anschluss aller Medien-, Energie- und Signalkreisläufe sowie den weltweit schnellsten Safe-Robots mit automatischem Greiferwechselsystem nimmt die Zukunft des Spritzgießens vorweg.

www.staubli.com/de/connectors

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