Eenvoud overwint complexiteit in automobielvormcellen

Twee identieke, zeer compacte verticale spuitgietcellen behoren tot de meest recente toevoegingen aan de fabriek van KHG Plastics GmbH in Velberg, Duitsland. De nieuwe cellen, die samen zo'n 40.000 overmolded elektrische contacten per week kunnen produceren voor autoverlichtingssystemen, combineren een opeenvolging van metaalfabricage, overmolding, testen en verpakken tot een volledig geautomatiseerde productie. En dat doen ze met elegantie en eenvoud.

Oorspronkelijk dacht het bedrijf aan bewegende onderdelen via deze diverse functies met behulp van twee zes-assige robots, een menselijke operator en aanvullende automatisering. Maar een veel eenvoudiger voorstel, ontwikkeld door robotmaker Sepro en Kiki, een lokale systeemintegrator, overtuigde KHG Plastics ervan dat de cellen compacter en productiever zouden zijn met behulp van drie lineaire, drieassige robots, allemaal geïntegreerd via één enkel besturingssysteem. Deze oplossing geeft andere verwerkers een tip over hoe onconventionele benaderingen tot succes kunnen leiden.

MEERDERE FUNCTIES AUTOMATISEREN

Na het winnen van de kans om een ​​nieuw overmolded metalen contact te maken voor de verlichtingssystemen van een autofabrikant, ging KHG aan de slag met het ontwerpen van het productiesysteem voor dit onderdeel. Het bedrijf zocht een volledig geautomatiseerd proces dat een verscheidenheid aan productieapparatuur zou integreren:

• Een metaal-pons- en buigmachine om metalen blanks te ontvangen en links- en rechtsgeoriënteerde metalen contacten te maken;

• Een verticale spuitgietmachine om de metalen stempels te ontvangen en over te gieten;

• Een teststation om de overmolded contacten te testen op kortsluiting;

• Een inpakstation waar “goede” rechts- en linkshandige onderdelen worden overgebracht naar stapelbare trays die intern of op pallets naar verdere automatisering kunnen worden verplaatst en naar de klant worden verscheept.

Aangezien de toepassing bewegende delen omvatte door een reeks pre- en post-mold-operaties, overwoog het bedrijf een eerste voorstel dat het gebruik van twee zes-assige robots voorzag, die een operationeel bereik van 360° zouden bieden, samen met de mogelijkheid om zelfs de meest complexe deelmanipulaties. Deze benadering suggereerde dat één grote, centraal geplaatste robot met zes assen het grootste deel van het werk zou kunnen doen, waarbij de onderdelen van de stempelmachine via overmolding naar het testapparaat zouden worden verwerkt. Van daaruit zou een kleinere robot met zes assen de onderdelen verwijderen en ze in trays laden, die vervolgens doorgingen naar een automatische traystapelaar en op karren voor verwijdering.

Hoewel de logica van het voorstel duidelijk was, hadden bedrijfsfunctionarissen vragen en zochten zij input van andere vertrouwde zakenpartners. Op basis van ervaringen uit het verleden vroegen ze Sepro of de grootste robot met zes assen kon worden vervangen door een lineaire robot.

Na het overwegen van de vereisten van het bedrijf en het vergelijken van alternatieven, antwoordde Marius Svagnea, area sales manager voor Sepro:"Ja". Uit zijn analyse bleek dat een lineaire Sepro-robot - een model met drie assen S5-35 - de grote robot met zes assen in het midden van de cel zou kunnen vervangen, waardoor er minder voetafdruk nodig is en gemakkelijker toegang kan worden verkregen voor matrijsveranderingen, onderhoud en service tot het buigen , vorm- en testapparatuur in de cel.

Naarmate de discussies vorderden, stelde Svagnea voor om een ​​tweede lineaire robot te gebruiken - een kleinere Success 7 - om geteste onderdelen te verwerken in plaats van de kleinere zes-assige robot. Tot slot is er een Success 11 toegevoegd om de handling van onderdelentrays flexibel te automatiseren. Omdat de lineaire robots boven de vormmachines zouden kunnen worden geplaatst, zouden ze de plaatsing van machines vereenvoudigen, de benodigde vloerruimte verminderen en de toegang verbeteren. Bereik zou geen probleem zijn, aangezien hun horizontale balken elke gewenste lengte kunnen hebben.

KHG was onder de indruk van de logica:“We zagen dat een zesassige robot te veel ruimte in beslag zou nemen en een te beperkt bereik zou hebben”, aldus CEO Lutz Karrenberg. “De Sepro/Kiki-oplossing combineerde verschillende standaardrobots in een zeer kleine ruimte. Dit was de belangrijkste reden voor onze beslissing.”

Karrenberg voegt toe:"We dachten in eerste instantie niet per se aan een oplossing met een traywagen die belading via een derde robotsysteem zou omvatten. Dit idee kwam volledig van Sepro, die al iets vergelijkbaars had geïmplementeerd. Deze oplossing redde niet alleen ons veel ruimte, maar ook onze workflow geoptimaliseerd en een hoge flexibiliteit in het systeem gebracht voor toekomstige productietaken."

CELLEN IN WERKING

Elke robot heeft zijn eigen Sepro Visual-besturing en elke robot is individueel geprogrammeerd om zijn eigen functies in de cel uit te voeren. De Visual 3-besturing op de eerste en grootste robot, de Sepro S5-35, fungeert echter ook als de "master" robotbesturing, die de celveiligheid en robotoperaties coördineert.

De grote Sepro S5-35 robot heeft een horizontale slag van 4000 mm. In de KHG-cellen begint deze robot het productieproces, waarbij hij vier gestanste en gebogen metalen contacten (twee rechtse en twee linkse) oppakt van de wisseltafel van de pons- en buigeenheid. Vervolgens gaat de robot naar de verticale spuitgietmachine. Na het verwijderen van vier overgegoten contacten van de vorige cyclus, plaatst het elk van de vier metalen contacten in de onderste helft van de mal die op de open draaitafel van de machine rust. De end-of-arm tooling van de robot houdt deze contacten net lang genoeg vast om ze stevig op hun plaats te vergrendelen voordat de mal in de machine draait voor overmolding. Ondertussen plaatst dezelfde robot de vier afgewerkte onderdelen op een teststation, waar ze worden gecontroleerd met een 500V kortsluittest. Vervolgens pakt de S5-35 "master"-robot de geteste onderdelen weer op, verplaatst acceptabele onderdelen naar een overslagstation en verwijdert defecte onderdelen uit het proces.

Vervolgens haalt de Sepro Success 7 geteste onderdelen uit het overslagstation, identificeert ze als linkse of rechtse onderdelen en plaatst ze in de juiste onderdelenlade. Deze robot heeft een horizontale slag van 1500 mm.

Ten slotte neemt de Success 11-robot het over. Het is verantwoordelijk voor het verplaatsen van gevulde trays met linker- en rechterdelen naar losstations, waar het volledige trays op verrijdbare karren stapelt. Vervolgens haalt het een ander deelbakje (links of rechts, afhankelijk van het volle blad dat het heeft afgezet) van stations die lege bakjes bevatten, en plaatst het op de schuiftafel om het te vullen.

De enige menselijke betrokkenheid bij de operaties van de cel is het verwijderen van trays met volledige onderdelen - ongeveer elke 6 uur.

VEREENVOUDIGING VAN MULTI-MACHINE-INTEGRATIE

Normaal gesproken zou het integreren en besturen van de werking van drie robots en diverse apparaten voor metaalbewerking, spuitgieten, elektrisch testen en laden/stapelen van trays een afzonderlijke PLC en uitgebreide aangepaste programmering vereisen. Celontwerpers waren echter in staat om alle belangrijke apparatuur in de cel te coördineren en te integreren door gebruik te maken van de mogelijkheden van Sepro's Visual 3-besturing.

Sepro's nieuwste integratieverbetering, een functieset genaamd Easy Package, omvat niet alleen de interoperabiliteitsfuncties van de injectiepers/robot in Euromap 67, maar voegt een reeks extra mogelijkheden voor synchronisatie, controle, bewaking en gegevensuitwisseling toe. Door de functionaliteit van E67 en evoluerende Euromap-protocollen (E79, E81) drastisch te vergroten, maakt Sepro's Easy Package niet alleen de integratie en besturing van injectiemachines en robots mogelijk en eenvoudiger, maar ook van complete productiesystemen, zoals de dubbele productiecellen van KHG.

"Naar onze mening is het gemak van integratie het grote voordeel van Sepro's portfolio", zegt Karrenberg van KHG. Door gebruik te maken van Sepro's integratiemogelijkheden via vertrouwde leveranciers, verkreeg KHG twee productiecellen die elegantere, krachtigere en kostenefficiëntere resultaten leveren, met minder programmeer- en integratie-inspanningen, dan de meer geavanceerde systemen die ze eerst overwogen. Omdat zowel de Sepro-robots als de visuele besturing zijn ontworpen rond de behoeften van spuitgietmachines, zou de initiële programmering, bediening en integratie van meerdere elementen veel eenvoudiger zijn, evenals het opnieuw inzetten van activa wanneer toekomstige behoeften productiewijzigingen vereisen.