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Stäubli-Roboterzelle vermisst und beschriftet Folien

Automation für Kalibrier-Folien von Schichtdicken-Messgeräten
Roboterzelle vermisst und beschriftet Folien

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Beim Schichtdicken-Messgerätehersteller Elcometer werden in einer Roboterzelle Kalibrier-Folien vermessen, beschriftet und zusammengestellt. Im Zentrum: ein Stäubli-Roboter, der in jedem Zyklus mehr als 30 verschiedene Aufgaben erfüllt.

Das Schichtdickenmessgerät Elcometer 456 ist seit Jahren das meistverkaufte Gerät bei Elcometer. Zu jedem Elcometer 456 gehört ein Etui mit sechs Folien, die zwischen 25 µm bis 1000 µm dick sind – bei einer Genauigkeit von +/- 1%. Mit diesen Folien lässt sich das Messgerät vor Ort immer wieder mit hoher Genauigkeit kalibrieren.

Über viele Jahre haben jeweils zwei Elcometer-Mitarbeiter pro Arbeitsschicht die Herstellung der Foliensätze unter Laborbedingungen erledigt. Einer hat jede der sechs Folien manuell ausgewählt, gemessen, individuell etikettiert und das Messergebnis für die Dokumentation gespeichert. Sein Kollege sortierte die etikettierten Folien in ein Etui. Aufgrund der stetig steigenden Nachfrage nach den Elcometer 456-Geräten war eine Automatisierung des Prozesses erforderlich. Ein Stäubli-Roboter übernimmt nun das Handling der leeren Etuis und der einzelnen Folien und stellt daraus fertige Kalibrierfolien-Sets zusammen.

Der Prozess im Detail

Der TX2–60 Roboter fährt zuerst den Behälter mit den Etuis an und saugt mit einem Piab-Vakuumgreifer das oberste Etui an. Er legt das Etui auf einem Vakuumtisch ab, der es dem Drucker für die Etikettierung zuführt. Das bedruckte Etui legt der Roboter dann in einem dafür vorgesehenen Behälter ab.

Dann verarbeitet der TX2–60 Roboter sukzessive das Set mit den sechs Folien, beginnend mit der dicksten (1000 µm). Dazu nimmt er die Folie mit seinem Vakuumsauger aus dem Behälter und legt sie auf dem Vakuumtisch ab. Im nächsten Schritt fährt der Tisch zum Messsystem, das die tatsächliche Foliendicke ermittelt. Das Messsystem speichert die Werte und legt sie mit der Ident-Nr. der Folie in der zentralen SPS ab.

Jede Folie wird an drei Stellen vermessen. Wenn die drei Messungen innerhalb der Toleranzen bleiben, wird die Folie zum Roboter transportiert und der Etikettierstation zugeführt. Die Informationen auf dem Etikett enthalten die Schicktdicken-Messwerte und eine eindeutige Seriennummer zur Rückverfolgbarkeit. Nach der Etikettierung legt der Roboter die Folie in einem dafür vorgesehenen Ablagefach ab.

Mit den anderen Kalibrierfolien wird genauso verfahren – mit dem Unterschied, dass die drei dünnsten Folien mit Dicken von 125, 50 und 25µm noch vor der Schichtdickenmessung einem Glanzsensor zugeführt werden. So wird sichergestellt, dass die richtige Seite der Folie gemessen wird. Beim Ablegen der beiden dünnsten Folien pro Set legt der Roboter jeweils ein Papier als schützende Zwischenlage ein.

Auswahl des richtigen Roboters

Bei der Auswahl des passenden Roboters berücksichtigte das Elcometer-Team unter anderem die Parameter Geschwindigkeit, Präzision und Verfügbarkeit. Peter McNally, Automation Engineer bei Elcometer, nennt weitere Kriterien: „Ganz wichtig war für uns auch die Kommunikationsfähigkeit des Roboters und die Kompatibilität mit den von uns verwendeten Steuerungen – wir nutzen hier Profinet, Ethernet, IP und andere Protokolle.“ Aufgrund der Laborumgebung war zudem die Sicherheit ein wichtiges Thema, und natürlich spielten auch die Kosten bei der Entscheidung eine Rolle.

Unter diesen Voraussetzungen erwies sich der Stäubli TX2–60 als die beste Wahl – und Elcometer konnte einen weiteren Vorteil nutzen: die einfache Installation und Programmierung des Roboters. Schließlich war hier kein Integrator beteiligt. Allerdings hat das Team von Stäubli UK Elcometer während des gesamten Prozesses unterstützt. Peter McNally schwärmt: „Mit Stäubli kann man einfach gut zusammenarbeiten. Wir sind sehr kompetent unterstützt worden – von der ersten Beratung über die Roboterauswahl und Schulung bis hin zum Service vor Ort“.

Seit der Implementierung ist der Roboter in der Lage, die Kalibrier-Sets im 24/ 7-Betrieb zu testen und zusammenzustellen. Damit beweist er aus Sicht von Elcometer, dass die Entscheidung für die robotergestützte Automation mit dem TX2–60 absolut richtig war.

Seit der Installation und Inbetriebnahme läuft die Zelle stabil. Jetzt hat sich Peter McNally Optimierungen im Hinblick auf Produktivität und Geschwindigkeit vorgenommen: „Die aktuelle Zykluszeit für einen kompletten Testsatz liegt bei 11,15 Minuten. Diese Zeit werden wir weiter verkürzen. Demnächst wird der Roboter zum Beispiel nicht mehr darauf warten, dass ein Messvorgang bei einer Folie abgeschlossen ist. Stattdessen wird er in dieser Zeit schon die nächste Folie in eine Bereitschaftsposition bringen.“

Stäubli Robotics (Germany)

www.staubli.com/de-de/robotics/

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