Automatisierung im Spritzguss : Wenig Platz, hohe Temperaturen

Bei der automatisierten Teilehandhabung von Spritzgussteilen kann auf zuverlässige Sensorik nicht verzichtet werden. Ist jedoch der Montageraum hierfür äußerst knapp bemessen, sind gleichsam robuste wie kompakte Lösungen gefragt. Die RICO Elastomere Projecting GmbH mit Sitz in Thalheim ist auf die Entwicklung und den Bau von Spitzgusswerkzeugen, die Automation von Spritzgussmaschinen sowie die Herstellung von Elastomerteilen spezialisiert. Roland Angerer, technischer Leiter von RICO, erklärt: „Grundsätzlich können Kunden unsere Lösung in ihrer eigenen Produktion einsetzen. Viele beauftragen uns aber auch mit der Fertigung ihrer Spritzgussteile im Ein-, Zwei- oder Mehrkomponentenspritzguss, wobei wir immer auch Flüssig- und Feststoffsilikone verarbeiten.“

Für die Automation werden unter anderem Roboter-gestützte Handlingköpfe zur Entnahme von Spritzgussteilen aus einer Maschine entwickelt. Die Anzahl der in den Handlingköpfen integrierten Greiferstationen zur beschädigungsfreien Handhabung solcher Teile variiert je nach deren Komplexität und Größe. „Zur Abfrage der Greiferstationen benötigen wir optische Sensoren, die den kurzzeitig beim Handling an einer Spritzgussmaschine einwirkenden Temperaturen von bis zu +70° standhalten können“, so Roland Beständig, Elektriker der Anwendungstechnik. Die Sensoren sollen zunächst überwachen, ob alle Teile aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen wurden. Ist dies nicht der Fall, erhält die SPS der Maschine ein Signal und stoppt sofort, wobei auch die betreffende Greiferstation und somit die Position im Werkzeug identifiziert ist. Nach dem Ablegen der Spritzgussteile stellt die Sensorik im Hinblick auf die nächste Teileentnahme aus dem Werkzeug außerdem sicher, dass sämtliche Greiferstationen im Handlingkopf leer sind.

„Wir hatten zuvor zur Überwachung der Greiferstationen optische Sensoren im Einsatz, deren Elektronik aber den höheren Temperaturen an der Spritzgussmaschine auf Dauer nicht standhielt. Wir wandten uns daher an den Applikationsspezialisten von ipf electronic, Thomas Wally, um eine Alternative zu den anfälligen Sensoren zu erhalten“, berichtet Beständig. Neben einer höheren Temperaturbeständigkeit sollten die neuen Sensoren vor allem kompakt sein, da an den Handlingköpfen im Bereich der Greiferstationen nur sehr wenig Platz für deren Montage zur Verfügung steht. „Weil die von uns entwickelten kundenspezifischen Automationslösungen im Hinblick auf die Größe der Teile, die wir damit handhaben wollen, grundsätzlich unterschiedlich sind, benötigten wir zudem flexible Taster mit einstellbarem Schaltabstand. Somit sind wir in der Lage, einen einheitlichen Sensortypen sehr universell für verschiedene Handlingköpfe einsetzen zu können“, betont Angerer.

Die Wahl fiel schließlich auf die optischen Sensoren von ipf electronic, da sie sämtliche Anforderungen seitens RICO erfüllten. Die mit Rotlicht arbeitenden Sensoren in IP67 sind kompakt gebaut und aufgrund einer Schwingungsfestigkeit bis 500Hz sowie einer Schockfestigkeit bis 50g für robuste Industrieeinsätze konzipiert. Die Sensoren, ausgelegt für eine maximale Umgebungstemperatur bis +55° C halten den kurzzeitig hohen Temperaturen bei der Teilentnahme an der Spritzgussmaschine stand, wie Tests ergaben. Der Schaltabstand der Sensoren ist manuell im Bereich von 6 bis 14mm einstellbar. [Bild:2] „Wir haben mit den optischen Sensoren von ipf electronic durchweg positive Erfahrungen gesammelt. Als einfache, kompakte Lösungen arbeiten sie stets zuverlässig und halten auch den kurzzeitig höheren Temperaturen bei der Teilhandhabung an den Spritzgussmaschinen stand. Mittlerweile haben wir schätzungsweise mehrere Hundert dieser Sensoren im Einsatz“, sagt Roland Beständig.

Inzwischen werden auch andere Lösungen des Sensorspezialisten bei RICO eingesetzt. In einem Fall wurden in einem Handlingkopf mit mehr als 50 Sensoren insgesamt acht unterschiedliche Logikmodule mit verschiedenen Funktionen integriert. Die Besonderheit dieser Lösung: Die UND-Verknüpfung der Ausgänge der an diesem Logikmodul angeschlossenen Sensoren erfolgt nicht über eine interne Verdrahtung, sondern über die integrierte Elektronik.

Bei einer verdrahteten Reihenschaltung liefert indes der Schaltausgang des ersten Sensors intern die Betriebsspannung für den zweiten Sensor, dessen Ausgang dann der Schaltausgang des Verteilers ist. Je nach Spannungsabfall bzw. Anlaufstrom eines Sensors kann das zu einem unsicheren Schaltverhalten führen. Die Elektronik sorgt hingegen dafür, dass stets „saubere“ Signale an der Steuerung anliegen, ebenso, als ob nur ein Sensor angeschlossen wäre.

Die Ausgänge der Logikmodule wurden zudem mit Verteilerinseln zusammengefasst, was letztendlich die gesamte Verdrahtung am Handlingkopf maßgeblich vereinfachte. „Durch die Lösungen von ipf electronic konnten wir auch hier trotz einer Vielzahl an Sensoren eine kompakte Handling-Automation realisieren“, so das Fazit von Roland Beständig