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Robotersystem von Zwick Roell übernimmt Prüfungen

Vollautomatisierung von Kleinstserienprüfungen
Robotersystem von Zwick Roell übernimmt Prüfungen

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Robotest N eignetsich für beliebige Pick&Place-Aufgabenin Verbindung mit einer Vielzahl von Zwick-RoellPrüfmaschinen Bild: Zwick Roell
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Die Automatisierung von Werkstoffprüfungen bietet unbestreitbare Vorteile. Doch bisher war dies nur im großen Stil in Großserienprüfungen mit hunderten Proben rentabel. Mit einem flexiblen System auf Basis eines Smart Robots macht Zwick Roell die Automatisierung auch für Kleinstserien ab zehn Proben attraktiv.

Die Automatisierung von Werkstoff- und Materialprüfungen mit Hilfe von Robotern ist seit vielen Jahren gang und gäbe. Vor allem immer gleiche Prüfungen im Rahmen der produktionsbegleitenden Qualitätssicherung werden gerne automatisiert. Damit befreit man Mitarbeiter von eintönigen Standardaufgaben und gibt ihnen Raum für anspruchsvollere Themen. Die exakte und jederzeit gleiche Positionierung der Proben kommt auch den Prüfergebnissen zugute, deren Wiederholbarkeit deutlich steigt.

Nachteilig war bisher allerdings der hohe Einrichtungsaufwand: Die Programmierung des Roboters und die Abstimmung der Abläufe zwischen der Prüfmaschine und dem Roboter war Spezialisten vorbehalten und zeitintensiv. Damit lohnte eine Automatisierung nur bei Prüfserien mit hohen Stückzahlen und langen Laufzeiten, die den Initialaufwand rechtfertigten.

Kleine, häufig wechselnde Serien von 100, 50 oder auch nur 20 Proben, wie sie in vielen Prüflabors immer wieder vorkommen, konnten nicht effizient automatisiert werden. Stattdessen stellte man Laborpersonal ab, um die unliebsame Aufgabe zu übernehmen und sich stunden- oder gar tagelang mit der Prüfung einer Probenserie zu beschäftigen.

Schwierig zu lösen war häufig auch die Platzfrage. Die kraftvollen Industrieroboter sind nicht für eine direkte Zusammenarbeit mit Menschen geschaffen und können diese bei einer Kollision in ihrem Wirkungsbereich schwer verletzen. Deshalb waren bislang umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen wie etwa Schutzzäune notwendig.

Flexibel und zukunftssicher

Gefordert sind daher flexible Roboterprüfsysteme wir das Robotest N von Zwick Roell, das speziell für die wirtschaftliche Bearbeitung häufig wechselnder Prüfserien entwickelt wurde. Auf Basis eines Smart Robots eignet sich Robotest N für beliebige Pick&Place-Aufgaben in Verbindung mit einer Vielzahl von Zwick-Roell-Prüfmaschinen.

Schon die Platzierung des Roboters gestaltet sich unkompliziert: Klein und platzsparend wird er auf einen eigenen Ständer oder auf eine mobile Basis montiert. Während beide Versionen leicht für unterschiedliche Proben und Prüfabläufe einzurichten sind, vervielfacht die fahrbare Version ihre Anwendungsmöglichkeiten in Prüflabors mit mehreren Prüfmaschinen.

Der Roboter wird an die jeweilige Prüfmaschine geschoben, fixiert, ans Prüfsystem angebunden – und ist arbeitsbereit. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um eine Zugprüfmaschine, ein Pendelschlagwerk oder eine andere Prüfmaschine handelt: Nach einer überaus kurzen Anlernphase ist der Verbund aus Smart Robot und Prüfmaschine in der Lage, selbstständig Serienprüfungen abzuarbeiten.

Das System ist in die Prüfsoftware Testxpert III und die Automatisierungssoftware Autoedition 3 von Zwick Roell voll integriert und die Programmierung erfolgt direkt aus dem Prüfprogramm heraus. Dabei lassen sich die Achsen des Roboters frei schalten, um ihn per Hand zu führen. Durch die einfache Bedienung ist es ein Leichtes, dem Roboter kurzfristig wechselnde Aufgaben zu übertragen.

Dynamische Prüfungen an Kunststoffen

Ein Beispiel für den Einsatz des Robotersystems liefert ein Anbieter von Industrierußen. Das Unternehmen nutzt das Robotest N an einer LTM2 Linearmotorprüfmaschine zur Charakterisierung unterschiedlicher Ruße in Elastomeren. Ruß ist ein schwarzer, pulverförmiger Feststoff und ein wichtiger Bestandteil von Kunststoffen. Er optimiert ihre Eigenschaften und stabilisiert sie gegen Licht und Wärme, auch an der Farbgebung ist er maßgeblich beteiligt.

Die Produktpalette des Unternehmens umfasst zum Beispiel Hochleistungs-Spezialgasruße, Acetylenruße, Ofenruße, Lampenruße, Thermalruße und viele weitere Rußarten. Zur Analyse ihrer Eigenschaften in Elastomeren werden in Forschung und Entwicklung, aber auch im Rahmen der produktionsbegleitenden Qualitätssicherung dynamische Werkstoffprüfungen in großer Zahl durchgeführt. Dies macht eine Automatisierung sehr attraktiv.

Nachdem das zuvor genutzte System sich weder mechanisch noch softwareseitig weiter warten ließ, entschied man sich für die Neuanschaffung eines automatisierten Prüfsystems von Zwick Roell. Dessen Basis bildet eine elektro-dynamische Linearmotorprüfmaschine LTM 2 mit 1 kN Kraftaufnehmer und angepassten Druckplatten. Eine im Prüfraum eingebaute Temperierkammer ermöglicht auch Prüfungen jenseits der Normalbedingungen.

Das Handling der in zwei Magazintürmen gelagerten Rundproben (Ø=10 mm, h=10 mm) übernimmt ein mit einem Zangengreifer modifiziertes Robotest N System. Durch die Automatisierungssoftware gesteuert entnimmt der Smart Robot die einzelnen Elastomerzylinder aus dem Magazin und positioniert sie zwischen den Druckplatten in der Temperierkammer. Eine automatische Tür verhindert dabei weitestgehend Temperaturveränderungen durch Luftaustausch zwischen der Temperierkammer und der Umgebung.

Nach Temperierung der Probe führt die LTM 2 die von Testxpert III vorgegebene Prüfung aus und überträgt die ermittelten Werte an das angebundene Hausnetz. Anschließend entfernt der Smart Robot die Probe und der Prozess beginnt erneut.

Der Roboter stellt keine Gefahr für den Menschen dar, wird aber aufgrund des verlängerten Zangengreifers innerhalb einer Schutzeinrichtung aus Plexiglas betrieben – weiträumige Schutzmaßnahmen wie eine Einzäunung oder räumliche Abtrennung sind nicht nötig. ■

ZwickRoell GmbH & Co. KG
August-Nagel-Strasse 11
89079 Ulm
Tel. +497305100
www.zwickroell.com


Der Autor

Robert Kaifler

Produkt- und Projektmanager Automatisierung

Zwick Roell

www.zwickroell.com


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