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Ein Schuh ist im Wesentlichen aus dem Schaft und der Sohle aufgebaut. Schäfte bestehen meist aus mehreren, miteinander vernähten oder verklebten Einzelteilen wie Innenschaft (Futter), Zwischenschaft (Zwischenfutter) und Außenschaft (z.?B.Oberleder). Die Sohle setzt sich wiederum aus mehreren Lagen zusammen (Innensohle, Zwischensohle und äußerer Laufsohle plus Absätze). Moderne Sport-, Arbeits- und Sicherheitsschuhe sind noch wesentlich komplexer aufgebaut. Unabhängig von Art und Verwendungszweck der Schuhe ist bei deren Herstellung das Ansohlen einer der zentralen Fertigungsschritte. Der Prozess der Direktansohlung durch Anspritzen oder Ankleben der Sohle an den Schaft ist ein wesentliches Kompetenzfeld der Schuhmaschinen-Experten von Desma in Achim. Eine wichtige Rolle spielen dabei leistungsfähige Industrieroboter, denn nur sie können die hier erforderlichen komplexen Bewegungsabläufe schnell, sicher und in reproduzierbarer Qualität ausführen.

Roboter in die Schuhproduktion
Laut Klaus Freese, einem der beiden Geschäftsführer von Desma, erschließen die Ingenieure des Schuhmaschinenspezialisten weitere, neue Roboter-Anwendungsfelder für ihre Kunden. Denn für das Einführen von Robotern in der bisher wenig automatisierten Schuhproduktion gibt es wichtige Gründe: Unter den Bedingungen des internationalen Wettbewerbs müssen Produktionsprozesse möglichst „schlank“ und effizient gestaltet sein. Es gilt, die Arbeitsabläufe zu entschlacken, die unterschiedlichen, teilweise komplexen Bewegungsabläufe beim Handling oder dem Materialfluss zu analysieren, Schwachstellen zu erkennen und zu beseitigen. Roboter überzeugen hier durch hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit, stets gleich bleibende Qualität und hohe Prozesssicherheit. So liegt allein die durchschnittliche Betriebszeit zwischen zwei Ausfällen für Industrieroboter bei über 80.000 Stunden – und übertrifft damit die entsprechenden Werte konventioneller Maschinen deutlich. Industrieroboter sind gegenüber aufwändigen Sondermaschinen oder komplexen Spezialanlagen wesentlich leichter zu warten und flexibler anwendbar. So sind bei Modell- oder Formatwechseln meist nur andere Steuerungsprogramme, spezifische Greifer oder Werkzeuge sowie eventuell andere Aufspannvorrichtungen erforderlich. Aufwändiges Umbauen, wie es bei konventionellen Maschinen und Anlagen erforderlich ist, entfällt. Mit den Softwarelösungen von ABB können Anwender zudem eigenständige, an ihren Bedarf angepasste Applikationen erstellen. Im Folgenden sind für die Schuhproduktion typische Beispiele aufgeführt, die die auf der ABB Robotersteuerung IRC5 basierende grafische Bedienoberfläche Desma GRC (Graphical Robot Control) verwenden.

Aufsprühen von Trennmittel
Beim Spritzgießen von Polyurethan-Sohlen sorgen Trennmittel für ein einfaches und sicheres Entnehmen der Sohlen aus der Form. Es kommt darauf an, die genau richtige Menge Trennmittel in die Form zu sprühen. Dies verhindert Störungen beim PU-Einspritzen sowie Beschädigungen der Sohle beim anschließenden Entformen. Das punktgenaue und exakt dosierte Auftragen des Trennmittels unterstützt ein von Desma entwickeltes, robotergeführtes elektrostatisches Sprühsystem. Das Auftragen übernimmt ein Roboter vom Typ IRB 1600. Vorteile des Verfahrens sind ein sparsamer gesundheits- und umweltschonend minimierter Trennmitteleinsatz, ein leichteres Entformen, höhere Produktqualität sowie höhere Standzeiten der Formen.
Um zwischen Sohle und Schaft die optimale Verbindung zu erzeugen, sind die zu verbindenden Bereiche aufzurauen. Dabei erfordern die unterschiedlichen Materialien jeweils individuell angepasste Bearbeitungsgeschwindigkeiten und Anpressdrücke. Das realisiert Desma mit einem kraftgeregelten Rau-Roboter auf Basis des IRB 2600, in dessen Handgelenk ein schwenkbar gelagerter Aufrauvorsatz mit rotierendem Werkzeug integriert ist. Dank der Kraftregelung lässt sich die Anpresskraft innerhalb einer Kontur variieren. Die Rau-Roboterzellen lassen sich leicht in bereits bestehende Produktionslinien integrieren – sowohl für die Direktansohlung als auch für konventionelle Schuhproduktionen.
Für die Verbindung zwischen Sohle und Schaft appliziert der Klebstoff-Sprühroboter von Desma, der auf einem IRB 1600 basiert, den Klebstoff gleichmäßig und vor allem punktgenau in der erforderlichen Menge. Über präzise Sprühbilder hinaus sorgt der Klebstoff-Sprühroboter für einen geringeren Klebstoffverbrauch.

Kombi-Roboter sparen Kosten und Platz
Ein weiterer Vorteil von Robotern ist, dass sie unterschiedliche Aufgaben übernehmen können. Die Kombi-Roboter bei Desma verfügen je nach Aufgabenstellung über einen Kombinationskopf zum Aufrauen und Klebstoffsprühen oder Aufrauen und Einlegen von Stahlsohlen. Sind die fertigungsbedingten Taktzeiten länger als für einen Roboterarbeitszyklus erforderlich, lässt sich der Roboter alternierend für zwei unterschiedliche Aufgaben nutzen. Das reduziert die Wartezeiten zwischen den einzelnen Jobs. Außerdem spart es Investitionsmittel für sonst zusätzlich erforderliche Maschinen und reduziert so auch den Platzbedarf der Gesamtanlage.

Automatisierte individuelle Sohlen­bearbeitung auf engstem Raum
Desma hat eine besonders effiziente Roboterzelle für das Ankleben von Sohlen mit Hilfe eines IRB 1600 entwickelt. Der Vorteil: Es lassen sich auch kleinere Losgrößen wirtschaftlich automatisiert fertigen und gleichzeitig individuelle Kundenwünsche erfüllen. Die vollkommen autark arbeitende Sohlenbearbeitungszelle ist kompakt konstruiert und lässt sich als „Stand-alone“-Lösung einsetzen oder in existierende Produktionslinien integrieren. Da Desma alle vom Anwender benötigten Funktionen vorher bei ausführlichen Probeläufen und Funktionstests prüft, ist eine schnelle Inbetriebnahme möglich.
Mit der Roboterzelle lässt sich intuitiv arbeiten. Der Maschinenbediener entnimmt die unterschiedlichen Sohlen aus einem Magazin und legt sie auf das Förderband. Aufgrund technisch bedingter Fertigungstoleranzen sind diese Sohlen nie zu hundert Prozent identisch. Deshalb erfasst beim Einschleusen der Sohlen in die Zelle ein automatischer Detektor zunächst deren Geometriedaten, die Position und Orientierung auf dem Förderband. Aus diesen Daten generiert das Auswertungsprogramm innerhalb von 2 bis 3 Sekunden ein individuelles Steuerprogramm zum Bearbeiten der jeweiligen Sohle und überträgt es an die Robotersteuerung IRC5. Der Roboter kann sowohl die Außenkonturen der jeweiligen Sohle konturgenau abfahren als auch den Kleber je nach Anforderungen mit unterschiedlichen Sprühbildern auftragen. Seine hohe Präzision und die Geschwindigkeit der Handachsen ermöglichen ihm auch ein schnelles Umorientieren des Sprühkopfes bei komplexen Sohlenkonturen – und daraus resultieren letztlich kurze Taktzeiten von nur 10 Sekunden pro Schuh.
Christian Decker, Geschäftsführer bei Desma, betont, dass dies die erste Roboterlösung mit einem sich selbst regelnden „Einwegprogramm“ im Schuhsektor ist. Ihr großer Vorteil sei dabei, dass sich Längenabweichungen und andere prozessbedingte Qualitätsschwankungen automatisch kompensieren. Vor allem könne man dank der Robotertechnik bei kleineren Losgrößen die Fertigungskosten in den Griff bekommen – bis hin zur Individualfertigung von Schuhen mit der Losgröße Eins.

Über den Autor

Hans P. Fritsche, rgt Redaktionsbüro Gerd Trommer, Gernsheim,