15/01/2021 - Automatische Herstellung von feuerbeständigem Glas durch den Delta-Roboter

Menéame

Vetrotech Saint-Gobain Kinon GmbH Herstellung von Sicherheitsglas für öffentliche Einrichtungen und Anwendungen im Seeverkehr seit 1980. Neben kugelsicherem Glas und Explosionen produziert das Unternehmen auch feuerbeständiges Glas. Um den Prozess der Glasherstellung noch schneller und zuverlässiger zu gestalten, vertraut Vetrotech Saint-Gobain Kinon GmbH auf Robotertechnologie. Zum Beispiel verwendet er einen Igo-Delta-Roboter, um Massenprodukte in vordefinierte Formen zu klassifizieren. Die Anpassung lohnt sich aus zwei Gründen: Sie ermöglicht es den Mitarbeitern, andere komplexere Aufgaben zu übernehmen und die Kosten erheblich zu senken. Nach einer erfolgreichen Testphase in Deutschland wird die moderne Automatisierungstechnik in fünf Fabriken des Unternehmens eingesetzt werden.

Die Geschichte der Firma Saint-Gobain stammt aus dem Jahr 1665. Ludwig XIV., König von Frankreich, gewährte dem Finanzunternehmen Nicolas Dunoyer und seinen Partnern ein exklusives Privileg der Glasherstellung für Spiegel, um das Monopol der Republik Venedig auf dem europäischen Spiegelmarkt zu beseitigen. Die Hauptfabrik befindet sich in Saint-Gobain, einem kleinen Dorf mit dem gleichen Namen in der Normandie. Die Aufträge, die Sie durchgeführt haben, sind beeindruckend. Saint-Gobain hat zum Beispiel die Spiegel hergestellt, die seit 1684 die Galerie des Palastes von Versailles schmücken. Etwa 300 Jahre später trat die Glasfirma zusammen mit Vetrotech, einem internationalen Anbieter von Hightech-Glas mit jahrzehntelanger Erfahrung, auf den Markt für Brandschutzglas. Ziel war es, einen zuverlässigen Prozess der Produktionsautomatisierung mit einer schnellen Rückkehr der Investitionen zu nutzen, um auf dem Markt wettbewerbsfähig zu bleiben.

Eine spezielle Flüssigkeit bietet Schutz vor Feuer

Vetrotech Saint-Gobain ist ein Spezialist für vertikale und horizontale Konstruktionen: Dazu gehören Feuerschutz, Wärmeisolierung, Schalldämmung oder Sicherheitsglas. Feuerschutzglas wirkt als ein Hindernis für das Feuer und verhindert dessen Ausbreitung für eine gewisse Zeit. Das herkömmliche Glas dagegen hat diese Funktion nicht, weil es durch Hitze zerbricht. Bei der Herstellung von Brandschutzglas sind spezielle Glasscheiben mit einer Lakenhöhle erforderlich, die im Brandfall Schutz vor Isolierung bieten. Mehrlagiges Glas ist mit einer Verbindung beschichtet. Davor muss jedoch eine Flüssigkeit zwischen die Glasfolien, die einen Brandschutz bieten, gegossen werden.

Die Herausforderung der Produktion: Eintönige Aufgaben ersetzen

Um die Flüssigkeit zwischen den Glasfolien einzubringen, werden Kunststoffteile in Form eines Pfeils für Ecken als Positionsmarkierungen verwendet, durch die die Flüssigkeit mit Hilfe eines flexiblen Rohrs in das Interstizium gelangt. Dieser wird in den Abstandshalter eingefügt, bevor die Folien unter hohem Druck angebracht werden. Die Teile der Ecken werden für den Füllvorgang wieder entfernt. Dann wird der Abstandshalter an der Unterseite sauber mit den Kanten geschnitten, so dass das Rohr dort eingefügt werden kann. Auf diese Weise dringt die Flüssigkeit in das Glas ein, das nach einem Schmieden eine hellere Farbe annimmt. Unmittelbar nach dem Befüllen des Glases wird das Rohr entfernt und die Öffnung geschlossen und versiegelt. Die abgebrannte Masse bietet Schutz bei einem Brand. Bis jetzt war der Produktionsprozess wie folgt: Erstens wurden die Plastikpfeile in vordefinierte Formen gelegt, dann wurde sie von einem Roboter gesammelt und dann als Positionsmarker platziert, damit die Flüssigkeit in die Höhle gelangen konnte. Zuvor wurde das Einsetzen der Kunststoffteile in die Formen manuell durchgeführt. Diese monotone Arbeit wurde von einem Angestellten ausgeführt. Es war jedoch eine zusätzliche Aufgabe für ihn, so dass eine neue Lösung gefunden werden musste, die einerseits den Mitarbeiter davon befreite und andererseits rentabel war und zuverlässige Ergebnisse lieferte. Daniel Fahnenstich, Niklas Kuhl und Daniel Voth nahmen diese Herausforderung als Teil ihrer technischen Ausbildung in Vetrotech Saint-Gobain an.

Der Delta-Roboter von Igos überzeugt durch seine einfache Implementierung

Auf der Suche nach einer geeigneten Automatisierungslösung traf das Projektteam den Delta-Roboter auf dem Messestand der Hannoverer Messe 2019. Es ist ein idealer Wirtschaftsroboter als Automatisierungslösung für einfache Projekte. Die Maschine basiert auf drei wartungsfreien drylin ZLW-Zahngurtachsen, leguanen Kupplungsstangen ohne Schmierung und entsprechenden Adapterplatten für die Befestigung. NEMA-Schrittmotoren und Encoder sorgen für eine schnelle Handhabung von bis zu 5 kg mit einer Genauigkeit von ± 0,5 mm. Das gesamte System hat einen Arbeitsdurchmesser von 660 mm. Die leichte Konstruktion mit Aluminium und Polymer macht den Parallel-Kinematikroboter extrem profitabel zu einem Preis von weniger als 5.000 € und bietet hohe Geschwindigkeiten bei einer Sammelgeschwindigkeit von mindestens 30 Aktien pro Minute. Zusammen mit den Experten von Low Cost Automation von Igus entwickelte das Projektteam die Lösung pick and place für die automatische Platzierung von Kunststoffteilen in Form eines Pfeils in vordefinierten Paletten. In der Tat: Der Roboter wurde schnell installiert.

Während der anschließenden Pressen der Glasfolien dienen diese Pfeile als Positionsmarker, um die Kristalle mit einer speziellen Flüssigkeit für den Schutz vor Feuer zu füllen. (Quelle: angelique-photography.com)

Verbesserung der Arbeitsqualität durch eine kurze Periode der Investitionsrückkehr

Die Automatisierungslösung ersetzt die Mitarbeiter und beschleunigt die Produktionsprozesse. Dies ermöglicht es den Arbeitnehmern, ihr Wissen anzuwenden, um anspruchsvollere Aufgaben auszuführen. Die Verbesserung der Arbeitsqualität war nicht der einzige Anreiz, sich für die Automatisierung zu entscheiden. Der Wirtschaftsroboter ist wirtschaftlich rentabel, da er sich durch seine schnelle Rückkehr aus der Investition bewähren lässt. Wenn ein Mitarbeiter mit drei Schichten pro Tag die Kunststoffteile drei Stunden lang nacheinander einsortiert, wird das Projekt in Bezug auf die Kosten innerhalb von zwölf Monaten abgeschrieben.

Die Umstellung auf Robotertechnologie in kurzer Zeit

Saint-Gobain Vetrotech plant, den Produktionsprozess in Zukunft so zu optimieren, dass das Sortiersystem der Teile vollständig automatisiert wird, vom Füllen bis zur Entsorgung. Das Unternehmen hat fünf weitere Fabriken auf der ganzen Welt mit der gleichen App. Für diese Anlagen ist auch die Umstellung auf die Robotertechnologie geplant. Um es wieder zu bauen, müssten wir nur den Delta-Roboter bestellen, die Motoren einschalten, die Stativkinematik nutzen, die bereits bekannten Werte eingeben und das System wäre einsatzbereit. Wenn alles auf Lager verfügbar wäre, könnten wir ein solches System an einem einzigen Tag einbauen, erklärt Kuhl. Das Unternehmen ersetzte sogar einige Igus-Komponenten durch Siemens-Komponenten: Die Schritt-für-Schritt-Motoren von Igus und der Treiber für dryve D1-Motoren wurden durch Servomotoren und Siemens-Servocontroller ersetzt, um mit dem Siemens S7 1511T-Controller einen perfekten Betrieb zu gewährleisten. Zu diesem Zweck nutzt das Unternehmen Siemenss TIA V15.1 Portaltreiber und die technischen Funktionen des Kontrollsystems für die Programmierung und Berechnung der Kinematik.

Je nach Kundenanforderungen kann der Delta-Roboter innerhalb von 24 Stunden als vormontiertes Bausatz in einem Gehäuse mit Montageanleitung geliefert werden oder als ein System, das bereit ist, in einem Transportrahmen zu installieren. Als Option kann der Kunde seine eigene Software und Steuerungssystem oder die intuitiven Steuerungssysteme Robot Control oder dryve von Igos verwenden. Der Delta-Roboter eignet sich ideal für einfache Montagefunktionen und Pick-and-Place-Aufgaben sowie für Anwendungen in der Inspektionstechnik. Neben dem Delta-Roboter bietet Igus auch andere wirtschaftliche Robotersysteme an, die in seinem Robolink-Produktsortiment enthalten sind.

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