Entgraten von großen Bauteilen mit dem Roboter

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Eine Herausforderung bei der Nachbearbeitung stellten die Störeinflüsse auf die Messung (Scan) durch die teils großen Grate selbst dar. Die entwickelte Registrierung erkennt die Grate und filtert die Daten entsprechend. Somit erreicht die Software trotz sehr großer Grate des Bauteils eine Genauigkeit von etwa 0,06 mm. Um diese hohe Genauigkeit zu erreichen, waren viele Detailfragen zu lösen, weil der Einsatz von Robotern in dieser Genauigkeitsklasse Neuland ist. Neben den eigentlichen Algorithmen zum hochgenauen Abgleich von Sensordaten und CAD-Modell müssen insbesondere auch die Sensoren und Werkzeuge des Roboters hochgenau kalibriert werden. Hier arbeitet die Robotik typischerweise in einem Genauigkeitsbereich von einigen Zehntelmillimetern. Dies ist für die genaue Entgratung nicht ausreichend. Ein manuelles Nachteachen der Bahnen kommt zudem nicht in Frage.

Lage von Spindel und Sensoren des Roboters sehr genau zu bestimmen

Die Forscher des Fraunhofer IPA entwickelten daher Verfahren, um die Lage von Spindel und Sensoren des Roboters sehr genau zu bestimmen (Bild 6). Die Vermessung von Sensoren und Roboterwerkzeugen bietet dabei auch ein großes Einsatzpotential bei anderen Anwendungen, in denen hohe Genauigkeit eine Rolle spielt und das manuelle Teachen entfallen soll. Auch bei herkömmlichen Anlagen sind Probleme in der Robustheit häufig in der Kalibrierung des Endeffektors und weiterer Komponenten zu suchen. Dort können sich kleine Abweichungen, zum Beispiel in der Kalibrierung eines Sensors, durch die komplexe Fehlerkette zu prozessrelevanten Abweichungen fortpflanzen. Durch das für Siemens entwickelte Paket aus Sensordatenauswertung und Werkzeugkalibrierung ist es nun möglich die genaue Bauteillage in einer für die Verrundung ausreichenden Genauigkeit zu vermessen und das Werkzeug in entsprechender Genauigkeit entlang der Kante zu führen.

Programmerzeugung für die Fertigung von Wellen in Stückzahl 1

Weiterhin war es ein Projektziel die Bearbeitungsprogramme des Roboters für Wellen in Stückzahl 1 automatisiert zu erzeugen. Herkömmliche CAD/CAM-Systeme sind dafür wegen der engen Zugänglichkeit nicht einsetzbar. Zum Teil verbleiben nur wenige Millimeter zwischen Werkzeug und Bauteil. Um die Bearbeitung durchführen zu können müssen in einer speziellen, bauteilangepassten Bearbeitungsstrategie alle sechs Freiheitsgrade des Roboters ausgenutzt werden. Bei dieser Aufgabe zeigen sich die Vorteile, die sich aus der Bewegungsfreiheit durch die kinematische Redundanz des Roboters für Bearbeitungsaufgaben ergeben.

Um dieser Problematik Herr zu werden, wurde ein spezielles parameterbasiertes Programmiersystem umgesetzt. Damit können die Bearbeitungsprogramme des Roboters für unterschiedliche Bauteilvarianten automatisiert erzeugt werden. Um die geforderte Verrundung der Kante zu erreichen, werden mehrere Fräsbahnen zur Facettierung des Bauteils generiert. Durch eine geschickte Ausnutzung aller Bewegungsachsen des Roboters können Kollisionen mit dem Bauteil trotz beengter Platzverhältnisse vermieden werden.

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