14.10.2013

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Wittmann Robot Systeme: Automatisierte IML-Anlage für die 4-fach Becher-Produktion

Wittmann zeigt auf der K 2013 eine komplette Produktionszelle inklusive Qualitätskontroll-Modul für IML-Verpackungsteile. Die 4-fach-Anlage besteht aus einer Wittmann Battenfeld TM Xpress 210 Spritzgießmaschine; das Werkzeug und die W837 Automatisierung stammen von Wittmann.

In der Spritzgießmaschine werden 4 Becher mit einem Fassungsvermögen von jeweils 300 ml mit einem Banderole-Label dekoriert. Die Zykluszeit beträgt rund 4,5 s, wobei die Eingriffszeit des Roboters den Angaben zufolge unter 0,7 s zu liegen kommt. Die Realisierung dieser für das Einlegen der Folie und Entnehmen der Teile extrem kurzen Eingriffszeit werde durch das Wittmann "Allrad"-Antriebskonzept ermöglicht. Dabei werden beide Zahnriemenräder der Horizontalachse durch hochdynamische Antriebe synchron angetrieben. Dieses Konzept ermögliche Beschleunigungen von bis zu 110 m/sec² bei extrem geringem Stromverbrauch.

Die Label werden in einem 4-fach Schrägmagazin bereitgestellt. Der Füllstand der einzelnen Magazinspuren wird über einen Niveauschalter überwacht: erreicht ein Label-Stapel das Minimalniveau, wird eine Signallampe aktiviert. In diesem Fall hat der Bediener die Möglichkeit, ohne Unterbrechung des Automatikbetriebs die Label nachzufüllen. Der Einlege- und Entnahmegreifer ist auf der Horizontalachse aufgebaut. Der verwindungssteife Rahmenaufbau des Auslegearms mit servomotorischem Einlegehub soll eine präzise Label-Positionierung in der Kavität garantieren, wobei gleichzeitig die fertigen Teile entnommen werden. Die Label werden von Dummycores übernommen und präzise gewickelt. Die Ladezonen der Dummycores sind aus porenfreiem Material ausgeführt, was eine einfache Reinigung ermöglichen und sie nahezu verschleißfrei halten soll. Unter Nutzung elektrostatischer Aufladung werden die Label im Werkzeug fixiert.

Dummycore mit Banderole-Label
Die servomotorische Stapelachse mit integriertem Querhub und Schwenkachse übernimmt die fertigen Teile und legt diese auf dem Förderband ab. Die Formhöheneinstellung zur Justierung der Gesamtanlage sowie die nach europäischen Sicherheitsnormen ausgeführte Schutzeinhausung und die Wittmann Battenfeld CNC8.2 Steuerung vervollständigen die Ausstattung dieser IML Grundeinheit. Bei dem auf der K2013 gezeigten System handelt es sich um eine Grundanlage, die um ein Qualitätskontroll-Modul sowie um ein Stapelmodul erweitert wurde.

Das Qualitätskontrollmodul
Aufgrund stetig steigender Qualitätsanforderungen müssen die produzierten Teile einer laufenden Prüfung unterzogen werden. Da dies bei Hochleistungsanlagen nicht mehr manuell realisierbar ist, werden immer häufiger Kamerasysteme verwendet. Hierbei kommen verschiedene Konzepte zum Einsatz. Eines dieser Konzepte besteht darin, die Teile direkt auf den Greifsystemen zu prüfen. Dies stelle für 1 bis 2 Kavitäten eine geeignete Lösung dar, sobald aber die Teile aus mehreren Kavitäten umfassend geprüft werden sollen, würde diese Vorgehensweise durch den notwendig werdenden Einsatz zahlreicher Kameras nicht mehr vernünftig handhabbar und unwirtschaftlich.

Deshalb wird bei einer solchen Anforderung auf das Konzept einer separaten Prüfstation zurückgegriffen. Hier werden die Teile auf eine Transportspur gebracht und fahren einzeln durch die Prüfstation. So ist nur eine Station mit den hierfür nötigen Kameras auszustatten. Die Problematik eines solchen Aufbaus besteht laut Wittmann nun darin, dass bei Verwendung von Standard-Bildverarbeitungsprogrammen die Teile stets in der gleichen Lage an den Kameras vorbeigeführt werden müssen, da ansonsten Messfehler auftreten würden. Bei rechteckigen Behältern stelle dies kein Problem dar, da diese auf der Transportstrecke leicht geführt werden können. Bei rotationssymmetrischen Teilen sei dies nicht möglich, und es komme immer wieder zu "Pseudofehlern", da verdrehte Teile dazu führten, dass die Prüfkriterien nicht mehr richtig erkannt würden. Um dieses Problem zu lösen - sich also so weit wie möglich einer hundertprozentigen Teileprüfung anzunähern -, zeigt Wittmann auf der K 2013 erstmals eine 3D-Hochleistungs-Prüfstation für die Kontrolle von IML-Dekorationen.

Kamera-Prüfstation mit vier Kameras
In dieser Prüfstation sind vier hoch auflösende Kameras um die Förderstrecke herum installiert, die jedes einzelne auf dem Förderband transportierte Produkt erfassen. Nun spielt es laut Wittmann keine Rolle mehr, in welcher Rotationslage ein Produkt an der Kamera-Prüfstation vorbeigeführt wird. Die Software wertet die Bilder aller vier Kameras aus und erarbeitet ein 3D-Modell des jeweiligen Produkts. Dieses spezifische 3D-Modell entscheidet nun über das Ergebnis der Teileprüfung. Einfachere Bildverarbeitungsverfahren verursachen Schatten und Unschärfen, die das Lesen der Barcodes und Datamatrix-Symbole erschweren; kleine Fehler werden nicht erkannt, wenn diese in die "Nähte" zwischen den einzelnen Bildern geraten. Bei der von Wittmann realisierten Lösung "zerlegt" die Software jeweils das generierte 3D-Modell und überträgt die daraus resultierende Bilddatei zur Prüfung an die umfangreiche Tool-Bibliothek der Bildverarbeitung. Die Software sei nun in der Lage, sämtliche Aspekte eines Produkts zu kontrollieren und abzugleichen - angefangen von den ID-Codes bis hin zu den Mustern der Etiketten, einschließlich der Farben - und dies bei über 500 Teilen pro Minute.

Die Stapelstation
Alle fehlerfreien Teile laufen auf der Transportstrecke weiter zur Stapelstation. In dieser werden die Teile gestoppt und für eine optimale Ausnutzung des Pufferbandes verdichtet. Das Umsetzgerät nimmt die verdichteten Teile von der Transportstrecke und stapelt diese auf das Pufferband. Durch die Verwendung von Standard-Achsmodulen aus dem Wittmann Lineargeräte-Baukasten seien unterschiedlichste, speziellen Kundenwünschen entsprechende Ausführungen im optimalen Preis-Leistungs-Verhältnis realisierbar.

Weitere Informationen: www.wittmann-group.com

K 2013, 16.-23.10.2013, Düsseldorf, Halle 10, Stand A04 (Wittmann Robot Systeme) und Halle 16, Stand D22 (Wittmann Battenfeld)

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