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Robotikanwendung für Sinterofenbeschickung

Auf dem Weg zur Serienlösung

Die Be- und Entladung von Sinteröfen erfolgt in der Regel manuell und ist mit hohen Belastungen durch Hitze und Schmutz verbunden. Um diese zu automatisieren, eignet sich eine Lösung mit Horizontal-Knickarmrobotern. Durch das modulare Konzept lassen sich die einzelnen Module, wie Maschinengestell, Roboter, Greifhand oder Vision-System, problemlos für ähnliche Aufgaben mit beliebigen Formaten anpassen.

Engineering-Spezialist JAM automation hat für einen Automobilzulieferer den Ein- und Auslauf dreier Sinterofenlinien automatisiert und wurde dabei als Premium System Partner umfassend von Mitsubishi Electric unterstützt. (Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.)

Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.

Das 2001 durch die Maschinenbauingenieure Michael Voß und Jürgen Uthoff gegründete Unternehmen Jam Automation in Radevormwald entwickelt insbesondere für die Automobilzulieferindustrie maßgeschneiderte Sondermaschinen und Automatisierungslösungen zur Effizienz- und Qualitätssteigerung nach Lastenheft. Derzeit realisieren die Partner für einen Automobilzulieferer in der Region die Automatisierung der Be- und Entladung von Sinteröfen. Die bis dato manuell durchgeführten Prozesse sind mit hohen Belastungen durch Hitze und Schmutz verbunden sowie langsam, fehleranfällig und letztlich unwirtschaftlich. Der Prozess umfasst die Beschickung des Ofens mit Pulverpresskörpern (Grünlingen) auf Keramikträgerplatten, die nicht nur den deutlich über 1000°C des Sintervorgangs standhalten, sondern auch die Maßhaltigkeit der bis zum Erkalten weichen Grünlinge gewährleisten müssen. Größere Rohlinge werden beim Durchlauf durch den Bandofen noch zusätzlich auf speziellen Keramikringen gelagert. Ein autark arbeitender Horizontal-Knickarmroboter der Serie RH-FH-D mit 20kg Tragkraft von Mitsubishi Electric greift mit hoher Geschwindigkeit sicher und schonend die stoß- und druckempfindlichen bestückten Keramikträger und setzt sie auf das Einlaufband des Ofens. Am Ofenauslauf greift ein baugleicher Melfa-Roboter die Keramikträger und kippt die Sinterteile in entsprechende Korbbehälter ab, bevor er die Trägerplatten behutsam zur Wiederverwendung stapelt.

Weil die Handling-Anwendung von vornherein als modulare Roboterlösung konzipiert war, lassen sich die einzelnen Module für ähnliche Aufgaben mit beliebigen Formaten anpassen. (Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.)

Weil die Handling-Anwendung von vornherein als modulare Roboterlösung konzipiert war, lassen sich die einzelnen Module für ähnliche Aufgaben mit beliebigen Formaten anpassen. (Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.)

Smarte Robotersteuerung mit Kamerasystem

Die Lösung musste hochflexibel und intelligent sein, weil die Reihenfolge der Chargen nicht definiert ist und die Sinterteile nicht mehr orientiert sind, wenn sie aus dem Sinterofen auslaufen. Der Roboter wurde daher mit einem Vision-System ausgestattet, damit er durch die Kamera die ankommenden Teile erkennt und in die jeweils richtigen Körbe überführt. Kamerasysteme zur Prozesssteuerung oder Qualitätssicherung sind einfach in Melfa-Roboteranwendungen zu integrieren. Mitsubishi Electric kann entsprechende Lösungen aus einer Hand anbieten, aber auch externe Systeme nach Kundenwunsch anbinden.

Nicht wärmeleitende Spezialgreifhand

Eine Sonderentwicklung von Jam Automation ist die komplexe, pneumatisch und elektrisch betätigte Greiferhand des Roboters. Sie muss für das Handling der zerbrechlichen Keramikträger nicht nur präzise und mit genau dem richtigen Druck zugreifen, sondern darf vor allem nicht wärmeleitend sein, damit die Resthitze der Sinterteile nicht auf den Roboter übergeht. Mit eigener CAD-Erstellung und 3D-Druck wird die Lösungsidee solange verfeinert, bis sie in der Umsetzung sämtliche Anforderungen des Kunden erfüllt. Um die Anwendung an die besondere Kundenumgebung anzupassen, wurden die Roboter mit einem Hitze- und Fremdkörperschutz in Form eines Faltenbalgs ausgestattet. Sie sind zudem serienmäßig mit Schutzart IP20 oder IP54 gegen das Eindringen von Feststoffen und Flüssigkeiten geschützt, was die Anwendung besonders widerstandsfähig und langlebig macht. Drei Sinterlinien werden auf diese Weise beim Kunden automatisiert, wobei in einer Linie ein weiterer, kompakter Scara-Roboter vom Typ RH-CH mit 3kg Tragkraft die gesinterten Bauteile in Behälter oder auf Werkstückträger palettiert.

Robotikanwendung für Sinterofenbeschickung
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.


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