Roboter sorgt für genaues Einlegen von Kontakten in Spritzgießformen

Die Funktion eines Airbags muss auch ohne abschließenden Test nach dem Einbau hundertprozentig garantiert sein. Voraussetzung dafür ist die perfekte Fertigung der entsprechenden Sensoren und deren Komponenten. H&B Electronic in Deckenpfronn setzt bei der Fertigung der dazu gehörigen Sensorgehäuse auf eine automatisierte Produktionsanlage, in der ein zentral angeordneter Stäubli-TX-90-Roboter eine multifunktionale Rolle spielt.

H&B Electronic produziert seit nahezu 25 Jahren neben elektromechanischen Bauteilen Steckverbindersysteme, deren Metallkontakte in Spritzgießmaschinen mit Kunststoff umspritzt werden. Dies kann eine einfache Steckkontaktleiste sein, aber meist handelt es sich um komplexe Sensorgehäuse für Steuerungen im Kraftfahrzeugbereich wie sie in elektronischen Systemen, wie ABS, ESP oder zum Auslösen des Airbags eingesetzt werden.

Waren zur Fertigung der Sensor- oder Steuerungsgehäuse in der Vergangenheit meist mehrere Mitarbeiter nötig, um die Kontakte manuell in die Spritzgießformen einzulegen, das fertige Teil zu entnehmen und zu prüfen, erledigt diese Arbeit heute eine automatisierte Anlage.

Grundgedanke bei der Planung der Anlage war es, die Einlege-, Entnahme- und Prüfprozesse automatisch mit einzubinden, um Qualitätseinbußen bei manueller Bestückung auszuschließen und den gesamten Prozess sicher zu beschleunigen. Im Mittelpunkt der Anlage bei H&B Electronic steht ein Roboter, der unterschiedliche Aufgaben wahrnimmt und die einzelnen Stationen miteinander verbindet.

Prinzipiell besteht die Anlage aus drei Stationen, der Zuführeinheit, der Spritzgießmaschine und der Prüfstation mit Roboterhandling. Die einzelnen Stationen haben dabei eigene Steuerungen, die über Schnittstellen mit der Mastersteuerung verknüpft sind und sich so zentral bedienen und programmieren lassen.

Drehbarer Vierfachgreifer des Roboters entnimmt die Kontaktpaare

Zu Beginn des Prozesses werden der Anlage die zu verarbeitenden Kontakte als Bandware auf einer Rolle zur Verfügung gestellt. Ein Bandvorschub führt die Kontakte in ein Stanz- und Biegewerkzeug ein, das die Kontakte vereinzelt, die anschließend von einem Entnahmehandling paarweise abgenommen werden. Der Stäubli-Sechsachser, der über einen drehbaren Vierfachgreifer verfügt, entnimmt die so bereitgestellten Kontaktpaare und legt sie in eines der beiden auf dem Drehtisch der Spritzgießmaschine bereitstehenden Spritzgießwerkzeug-Unterteile mit je vier Formnestern ein.

Danach steht eine weitere Einlegeoperation auf dem Programm. Eine entsprechende Zuführstation übernimmt die Bereitstellung von zylindrischen Hülsen, die in dem Sensorgehäuse die Funktion der Schraubenführung und -fixierung haben. Der Roboter greift diese mit seinem Mehrfachgreifer und legt sie ebenfalls in das Spritzgießwerkzeug ein.

Roboter muss auf wenige hundertstel Millimeter genau arbeiten

Weil diese Einlegevorgänge mit sehr hoher Genauigkeit im Bereich von wenigen hundertstel Millimetern ausgeführt werden müssen, griffen die Planer der Anlage nach guten Erfahrungen bei anderen Projekten auf den Stäubli TX 90 zurück. Dabei spielte auch die Genauigkeit des Roboters unter schwankenden Temperaturverhältnissen eine Rolle.

Während sich das Temperaturniveau beim Hochfahren der Anlage bei Schichtbeginn auf Raumtemperatur befindet, steigen die Temperaturen im laufenden Betrieb der Anlage kontinuierlich an, was auf die Genauigkeit des Roboters aber keinerlei Auswirkungen haben sollte. Der Stäubli-Roboter erreicht auch unter diesen Umständen die geforderte Präzision.

Roboter benötigt nur wenig Platz

Ein weiterer wichtiger Grund, warum H&B diesen Roboter auswählte, ist die kompakte Bauweise. Bei den beengten Platzverhältnissen in der Zelle muss der Roboter trotz der Enge eine beachtliche Reichweite haben.

Nach dem Bestücken dreht sich der Drehteller um 180° in die Position, in der der eigentliche Spritzgießprozess stattfindet. Das bereits mit fertig umspritzten Teilen gefüllte Werkzeug wird dabei in die Position zur weiteren Verarbeitung gedreht. Nach dem Ende des Spritzgießzyklus werden die Formteile und Angüsse mit einem Linearhandling dem Werkzeug entnommen, die Angüsse mechanisch entfernt und die Sensorengehäuse in einer Prüfvorrichtung abgesetzt.

Dort werden die Teile einer elektrischen Prüfung unterzogen und gelangen bei positivem Prüfsignal auf ein Förderband zur abschließenden optischen Kontrolle und Verpackung oder werden bei n.i.O.-Signal über ein gesondertes Band in die Ausschusskiste gefördert. Noch findet die optische Prüfung durch einen Mitarbeiter statt, der Einsatz eines Bildverarbeitungssystems könnte in Zukunft auch eine Option sein.

Roboter fertigt 1,3 Mio. Teile pro Jahr

Gleichzeitig mit der Entnahme und Prüfung der fertigen Teile beginnt aufs Neue die Bereitstellung der Kontakte und Drehteile und die Abnahme durch das Roboterhandling. Sobald das Entnahmehandling die fertigen Teile entnommen und das Spritzgießwerkzeug verlassen hat, beginnt der Roboter erneut, die vier Formnester mit Kontaktpaaren und Drehteilen zu bestücken.

Parallel dazu werden sofort wieder Drehteile und Kontakte zur Verfügung gestellt. Hat der Roboter alle vier Formnester bestückt, geht der Spritzgießprozess wieder von vorne los. Das Entnahmehandling steht dann bereits wieder in Warteposition, um die fertigen Teile zu entnehmen und zur Prüfung weiterzugeben.

Auf der Anlage werden im Drei-Schicht-Betrieb rund 1,3 Mio. Teile pro Jahr gefertigt und dies mit geringem Wartungs- und Personalaufwand. Die positiven Erfahrungen bezüglich des Robotereinsatzes in der Produktion von Massenteilen sollen auch bei zukünftigen Neuentwicklungen bei H&B Electronic genutzt werden.

Sonja Koban ist Leiterin Marketing bei der Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics, 95448 Bayreuth