Robotik Entgraten von großen Bauteilen mit dem Roboter

Mit einem System zur Bauteilvermessung kann mit dem Roboter eine bisher nicht gekannte Genauigkeit beim Entgraten erreicht werden. Roboter werden damit zur Option für Aufgaben, die bisher häufig von Hand ausgeführt werden oder teure Werkzeugmaschinen blockieren.

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

JESSBERGER GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Komponenten für den Großmaschinenbau sind in der Regel an Kundenanforderungen spezifisch angepasst, werden in Stückzahl 1 hergestellt und müssen hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Dies trifft insbesondere auch auf Dampfturbinen (Bild 2) und deren Komponenten zu. Der Bereich Steam Turbines der Siemens AG am Standort Mülheim an der Ruhr und Forscher des Fraunhofer IPA haben ein System entwickelt, das es ermöglicht, automatisch Grate an Dampfturbinenwellen zu entfernen und die Kanten zu verrunden.

Das manuelle Entgraten birgt das Risiko einer Bauteilbeschädigung

Die oft über 100 t schweren Bauteile haben zum Zeitpunkt der Entgratung bereits einen großen Teil Ihrer Wertschöpfung durchlaufen. Das manuelle Entgraten bringt das Risiko einer Bauteilbeschädigung mit sich und treibt die Durchlaufzeiten in die Höhe. Zudem ist die Arbeit körperlich sehr anstrengend und bindet qualifiziertes Personal, das an anderer Stelle dringend benötigt wird. Neben einer Kostensenkung verspricht der Einsatz von Robotern enormes Potenzial zur Verbesserung der Arbeitsergonomie und Qualität. Ein Bearbeiten der Teile mit klassischen Werkzeugmaschinen kommt dabei auf Grund der Kosten und Zugänglichkeit nicht in Frage.

Ziel des gemeinsamen Projekts war die Entwicklung eines Systems zum Entgraten der Bauteile mit Industrierobotern. Die im Projekt gelösten Kernprobleme waren dabei das Erreichen der notwendigen Genauigkeit, das automatische Erstellen der Bearbeitungsprogramme und insbesondere eine Anpassung der Roboterbewegung an die genaue Lage des Bauteils.

Hochgenauer Abgleich von CAD-Modell und Punktwolke

Zur Lösung der Problemstellung haben Siemens und das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung ein Robotersystem entwickelt und erprobt (Bild 3), welches die flexible und automatisierte Nachbearbeitung bei hoher Variantenvielfalt erlaubt. Die Kernkomponente ist ein Bildverarbeitungssystem, das vom Roboter mittels eines 3D-Sensors aufgenommene Punktwolken der Bauteiloberfläche mit einem CAD-Modell der Welle abgleicht. Dadurch wird es möglich, die Lage der Welle mit einer Genauigkeit von 0,1 mm und besser zu bestimmen und das Bearbeitungsprogramm des Roboters entsprechend anzupassen (Bild 5). Dieser CAD-basierte Ansatz erlaubt die Berücksichtigung unterschiedlicher Bauteilgeometrien und korrigiert das Programm in sechs Freiheitsgraden.

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