Profilummantelung mit 35 Robotern
Revolutionäre Rüstzeiten
Der Prozess des Profilummantelns dient dem Schutz sowie der Aufwertung, z.B. von Fensterrahmen oder Möbelleisten. Die Profilumrüstung nimmt bei herkömmlichen Maschinen im Durchschnitt eineinhalb Stunden in Anspruch, das ist zeitaufwendig und erfordert Übung und Erfahrung. Ein Automatisierungskonzept mit 35 Knickarmrobotern oder mehr ist jedoch in der Lage, die Rüstzeiten auf nurmehr fünf Minuten zu verkürzen.
Der Einsatz von bis zu 47 Knickarmrobotern verkürzt die Rüstzeiten der Ummantelungsmaschine RoboWrap der Firma Düspohl von durchschnittlichen 1,5 Stunden auf konstante fünf Minuten. (Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.)
Der Prozess des Profilummantelns umfasst das Aufbringen von Folien, Papier oder Furnieren auf stangenförmige Grundkörper aus Kunststoff, Holz oder Aluminium. Diese Veredelung dient dem Schutz sowie der qualitativen oder ästhetischen Aufwertung von Profilen für Fensterrahmen, Möbelleisten und dergleichen. Während je nach Träger- und Kaschiermaterial unterschiedliche Materialien und Techniken verwendet werden, ist der eigentliche Ummantelungsprozess vom Prinzip her gleich: Hintereinander angeordnete, individuell einstellbare Andruckrollen unterschiedlicher Geometrien und Härtegrade pressen das klebstoffbeschichtete Ummantelungsmaterial auf die Oberfläche des Profils. Je komplexer die Geometrie des zu ummantelnden Profils, desto mehr Rollen sind an diesem Vorgang beteiligt.
Die neue RoboWrap wurde mit der FR-Robotergeneration und leistungsfähigeren Controllern bestückt. (Bild: Düspohl Maschinenbau GmbH)
Verkürzung der Rüstzeiten
Die Profilumrüstung nimmt bei herkömmlichen Maschinen im Durchschnitt eineinhalb Stunden in Anspruch. Bei Geometrien, die sich erheblich vom zuvor gefertigten Produkt unterscheiden, kann es durchaus auch einen halben Arbeitstag dauern, bis mehrere Dutzend Rollen von Hand ausgewählt, begutachtet und millimetergenau mit dem richtigen Druck angestellt sind. Zudem ist der Prozess nicht nur zeitaufwendig, sondern erfordert sehr viel Übung und Erfahrung. So stellt die Aufrechterhaltung einer konsistenten Ummantelungsqualität, die ein Ablösen der Folie z.B. unter Witterungseinflüssen an Fensterrahmen ausschließt, die Hersteller immer wieder vor Herausforderungen. „Wonach die Kunden immer wieder gefragt haben, war eine Verkürzung der Rüstzeiten bei der Umstellung auf ein anderes Profil und so begannen wir in den frühen 2000er-Jahren, über Möglichkeiten der Automatisierung nachzudenken“, sagt Uwe Wagner, Geschäftsführer der ostwestfälischen Firma Düspohl. Mit einer automatischen Positionierung der Andruckrollen war es aber nicht getan. Zunächst mussten vorbereitende Schritte wie der Auftrag des Haftvermittlers bei Kunststoffprofilen verbessert werden. „Mit der aktuellen RoboWrap haben wir jetzt aber sowohl für den Kunststoff- als auch den Holzsektor eine Maschine mit einer Rüstzeit von konstant fünf Minuten“, sagt Wagner nicht ohne Stolz. Im Schnitt handelt es sich dabei um einen Output, der die Kapazitäten herkömmlicher, auch teilautomatisierter, Ummantelungsmaschinen zwanzigfach übersteigt.
Obwohl keine Referenzanwendung bekannt ist, bei der vergleichbar viele Roboter auf so engem Raum zusammenarbeiten, kam für Düspohl nur eine Roboterlösung in Frage. (Bild: Mitsubishi Electric B.V.)
Ummantelungsprozess mit 35 Robotern
Die letztgelieferte Ummantelungsmaschine ist mit insgesamt 35 Robotern von Mitsubishi Electric ausgestattet – jeweils 15 an den Seiten und fünf oberhalb der Ummantelungszone über Kopf montiert. Für noch komplexere Profile ist die Maschine auf bis zu 47 Roboter erweiterbar. Jeder Roboter entnimmt seine für den jeweiligen Profilbereich benötigte Rolle aus einem der insgesamt drei umlaufenden Kettenmagazine und begibt sich in die zugewiesene Andruckposition. Zur optimalen Produktführung stellen die seitlichen Roboter außerdem die Transportrollen auf die exakte Profilbreite ein. Nach jedem Ummantelungsprozess geben die Roboter alle Rollen zurück in die Magazine. Diese führen nun einen kompletten Umlauf aus, bei dem jede Rolle von einem Laserscanner vermessen wird. In diesem nur wenige Sekunden dauernden Vorgang werden mittels einer Ringcodierung an der Rolle verschlüsselte Eigenschaften über das Material und den Härtegrad gelesen und die Rolle auf einen Zehntelmillimeter genau in ihrer Form vermessen. All diese Daten werden einschließlich des aktuellen Steckplatzes in einer Datenbank abgelegt, die auf diese Weise jederzeit die Magazinbestückung exakt wiedergibt. Bereits seit 1982 arbeitet Düspohl mit SPS-Systemen von Mitsubishi Electric. Bei der aktuellen RoboWrap sind die kompakten und hochkonfigurierbaren Geräte der FX-Familie mit den entsprechenden I/O-Erweiterungen verbaut. Zudem wurde die neue Maschine mit der seit 2018 erhältlichen FR-Robotergeneration mit leistungsfähigerem Controller bestückt, deren Eigenschaften in der Massenanwendung des Maschinenbauers besonders zum Tragen kommen. Zum einen benötigen die neuen Modelle zum Erhalt der Drehgeberinformationen und Speicherspannungsversorgung keine Pufferbatterie, wodurch Wartungs- und Kostenaufwand für den Anwender entfallen. Zum anderen wird nur ein einziges flexibles Kabel aus dem Gehäuse herausgeführt, was das Verfahren der Roboter entlang der Längsachse der Maschine erleichtert. Dieses Verfahren ist notwendig, damit Roboter zwischen sich Raum schaffen können, um z.B. Heißluftgebläse in den Prozess einfügen zu lassen.
Die RoboWrap ist mit insgesamt 35 Robotern von Mitsubishi Electric ausgestattet – jeweils 15 an den Seiten und 5 oberhalb der Ummantelungszone über Kopf montiert. (Bild: Düspohl Maschinenbau GmbH)
