Zerspanungstechnik Ausgleichskinematik für Roboter steigert Fräsgenauigkeit

Industrieroboter werden in der industriellen Produktion seit Langem für die Automatisierung verwendet. In der spanenden Fertigung sind sie selten. Ein neues mechatronisches Maschinenkonzept mit Ausgleichskinematik auf Basis von Piezoaktoren, die die Fräsgenauigkeit steigern, soll das ändern.

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Fastems Systems GmbH

CMS Automatisme

Xometry Europe GmbH

Fraunhofer-Institut IPA Produktionstechnik und Automatisierung

Auf Grund ihrer bisherigen Einsatzspektren ermöglichen Roboter hochdynamisches Handling und sind optimiert auf die Programmierung sich wiederholender Abläufe. Für die spanende Bearbeitung aber sind andere Eigenschaften notwendig.

CNC-Programme stellen neue Anforderungen an Roboter

Insbesondere ist dort sowohl eine hohe Bahngenauigkeit unter Einwirkung von Prozesskräften notwendig als auch eine geeignete Steuerung. Typische CNC-Programme nach DIN 66025 können aus einer enormen Menge von Punkten bestehen, was in Bezug auf Zykluszeit und Vorlauf hohe Anforderungen stellt.

Aktuell werden Industrieroboter in der spanenden Bearbeitung deshalb meist für Entgrataufgaben, die Vorbearbeitung oder die Verarbeitung weniger harter Werkstoffe verwendet. Dazu sind die erreichbaren Genauigkeiten von Standard-Industrierobotern ausreichend.

Neues Maschinenkonzept ermöglicht Endbearbeitung mit Robotern

Um auch die Endbearbeitung mit Industrierobotern zu ermöglichen, wurde ein intelligentes Maschinenkonzept entwickelt, das den aktuellen Positionsfehler detektiert und im Anschluss kompensiert (Bilder 1 und 2). Die Basis des Fräsroboters besteht aus einer Roboterkinematik mit angeschlossenem CNC-Controller. Dies ermöglicht die durchgehende Verwendung der CAD/CAM-Programmierkette und bietet das vielen Nutzern bekannte Bedienkonzept der CNC. Die Bahngenauigkeit wird durch den Einsatz von Modellen verbessert.

In der folgenden Stufe ermittelt ein Messsystem in Echtzeit die aktuelle Position des Roboters, um eine Kompensation zu ermöglichen. Diese Kompensation von niederfrequenten Störungen wird direkt vom Roboter ausgeführt.

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