Low-cost-Delta-Roboter

Andreas Mühlbauer,

Roboter in der Fertigung von Brandschutz-Gläsern

Bei der Herstellung von Brandschutzgläsern sorgen einfach in Betrieb zu nehmende Delta-Roboter für eine kostengünstige Automatisierung.

Beim späteren Verpressen der Brandschutz-Glasscheiben dienen Kunststoff-Pfeile als Platzhalter für die Befüllung der Scheiben mit einer speziellen Flüssigkeit. Hier werden die Plastikpfeile nach ihrer Sortierung in die Scheiben eingesetzt. © angelique-photography.com

Vetrotech Saint-Gobain Kinon fertigt seit 1980 Sicherheitsgläser. Neben schuss- und explosionssicheren Gläsern stellt das Unternehmen Brandschutzgläser her. Damit die Fertigung dieser Gläser noch schneller und zuverlässiger verlaufen kann, nutzt das Unternehmen Robotertechnik. So kommt zum Beispiel ein Delta-Roboter von Igus für die Sortierung von Schüttgut auf vordefinierte Paletten zum Einsatz. Die Umrüstung entlastet Mitarbeiter und senkt Kosten. Nach einer erfolgreichen Testphase in Deutschland sollen nun alle fünf Unternehmensstandorte auf die moderne Automatisierungstechnik umrüsten.

Die Historie von Saint-Gobain geht bis in das Jahr 1665 zurück. Der französische König Ludwig XIV. erteilt dem Finanzmann Nicolas Dunoyer ein exklusives Herstellungsprivileg für Spiegelglas – mit dem Ziel, die Monopolstellung der Republik Venedig zu brechen. Die Hauptproduktionsstätte entsteht in Saint-Gobain, einem kleinen Dorf in der Normandie. Die Aufträge können sich sehen lassen. So schmücken beispielsweise Spiegel von Saint-Gobain seit 1684 die Galerie des Schlosses Versailles. Ungefähr 300 Jahre später ist der Glasspezialist zusammen mit Vetrotech in den Markt für Brandschutzglas eingestiegen.

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Spezielle Flüssigkeit für den Brandschutz

Vetrotech Saint-Gobain ist Spezialist in Sachen Bauglas. Dazu zählen Brandschutz-, Wärmeschutz-, Schallschutz- sowie Sicherheitsschutzgläser. Brandschutzglas setzt Feuer ein Hindernis entgegen, es verhindert die weitere Ausbreitung für einen bestimmten Zeitraum. Herkömmliches Glas kann dies nicht leisten, da es durch die Hitze zerspringt. Bei der Produktion sind spezielle Gläser mit Hohlräumen gefragt, die einen Isolationsschutz bieten. Das mehrschichtige Glas wird mit einer Masse ummantelt. Vorher muss jedoch eine Flüssigkeit zwischen die Glasscheiben gefüllt werden, die für den Brandschutz sorgt.

Der Delta-Roboter übernimmt die Positionierung von Füllecken in vordefinierten Paletten. © angelique-photography.com

Zur Befüllung der Glasscheiben nutzen die Konstrukteure Füllecken in Form von Pfeilen als Platzhalter, durch die über einen Schlauch die Flüssigkeit in den Zwischenraum gelangt. Sie werden in den Abstandhalter eingesetzt, bevor die Scheiben verpresst werden. Für den Füllprozess werden die Ecken wieder herausgezogen. Dabei schneiden sie mit ihren Kanten auf der Unterseite den Abstandhalter sauber ab, sodass sich dort der Schlauch einführen lässt. Nach dem Befüllen der Scheibe wird der Schlauch entfernt und die Öffnung verschlossen. Die Flüssigkeit wird nach dem Aushärten klar.

Bislang wurden zunächst die Plastikpfeile in vordefinierte Formen gelegt, anschließend durch einen Roboter aufgenommen und als Platzhalter positioniert. Das Bestücken der Pfeile in die Formen wurde vorher in Handarbeit erledigt. Die Arbeit erfolgte durch einen Mitarbeiter, der diese Aufgabe nebenbei erledigte. Nun musste eine neue Lösung her, die den Mitarbeiter entlastet, kostengünstig ist und zuverlässige Ergebnisse liefert.

Dieser Aufgabe nahmen sich Daniel Fahnenstich, Niklas Kuhl und Daniel Voth im Rahmen ihrer Technikerausbildung bei Vetrotech Saint-Gobain an. Auf der Suche nach einer passenden Automatisierungslösung stieß das Projekt-Team auf den Delta-Roboter von Igus. Die Low-Cost-Variante als Automatisierungslösung eignet sich ideal für die einfache Umsetzung des Projekts. Der Roboter basiert auf drei wartungsfreien Drylin-ZLW-Zahnriemenachsen, schmiermittelfreien Igubal-Koppelstangen sowie passenden Adapterplatten. NEMA-Schrittmotoren und Encoder sorgen für ein schnelles Handling von bis zu 5 kg bei einer Präzision von ±0,5 mm. Das komplette System hat einen Arbeitsraumdurchmesser von 660 mm. Die leichte Bauweise aus Aluminium und Kunststoff macht den Roboter mit einem Preis von unter 5.000 Euro kostengünstig und sorgt für hohe Geschwindigkeiten mit einer Pickrate von mindestens 30 pro Minute. Zusammen mit den Experten von Igus entwickelte das Projekt-Team die Pick-and-Place-Lösung für die automatisierte Platzierung der Pfeile auf vordefinierten Paletten.

Die Automatisierungslösung entlastet Mitarbeiter und beschleunigt die Fertigungsabläufe. Doch nicht nur die verbesserte Arbeitsqualität war ein Anreiz zu automatisieren. „Wenn bei drei Schichten pro Tag jeweils ein Mitarbeiter für drei Stunden die Füllecken einsortiert, amortisiert sich das Projekt bei den Kosten aktuell nach zwölf Monaten“, sagt Niklas Kuhl.

Kurze Rüstzeiten auf Robotertechnik

Saint-Gobain Vetrotech hat bereits Pläne, den Herstellungsprozess zu optimieren, sodass die Füllecken-Sortieranlage komplett automatisiert abläuft – von der Bestückung bis hin zur Entnahme. Das Unternehmen besitzt fünf weitere Standorte weltweit mit der gleichen Anwendung. Auch dort soll auf Robotertechnik umgerüstet werden. „Wenn wir das jetzt noch mal bauen sollten, dann bestellen wir den Delta-Roboter, verwenden die Tripodkinematik, geben die bereits bekannten Werte ein, und schon ist die Anlage lauffähig. Wenn alles vorrätig ist, bauen wir so ein System an einem Tag zusammen“, erläutert Kuhl. Dabei hatte die Firma den Delta-Roboter sogar teilweise auf Siemens-Komponenten umgerüstet. Die Schrittmotoren von Igus und die Dryve-D1-Steuerung wurden durch Siemens-Servomotoren und Siemens-Servoregler ersetzt, um die einwandfreie Ansteuerung mit der Siemens-S7-1511T-Steuerung zu gewährleisten. Dafür nutzt das Unternehmen das Siemens-TIA-Portal V15.1 und die Technologiefunktionen der Steuerung zur Programmierung und Berechnung der Kinematik.

Lieferbar ist der Delta-Roboter innerhalb von 24 Stunden als vormontierter Bausatz in einer Box oder direkt einbaufertig in einem Transportrahmen. Optional kann der Kunde auf die eigene Software und Steuerung oder die intuitive und leicht zu bedienende Igus-Robot-Control- oder Dryve-Steuerung zurückgreifen. Der Einsatz des Delta-Roboters eignet sich vor allem für einfache Montageaufgaben, Pick-and-place- sowie Anwendungen in der Prüftechnik.

Richard Habering, Leiter Geschäftsbereich smart plastics, Igus / am

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