Entgraten von großen Bauteilen mit dem Roboter

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Klinkhammer Intralogistics GmbH

JESSBERGER GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Sofern es möglich ist, wird der Bearbeitungsprozess aus Zugänglichkeitsgründen im Drei-Achs-Betrieb durchgeführt. Beim Auftreten von Hinterschnitten aufgrund großer Verrundungswinkel wird auf Teilabschnitten des Verrundungsprofils die volle Bewegungsmöglichkeit des Roboters mit seinen sechs Achsen ausgenutzt. Durch die individuelle Programmerstellung für jede Kante und für jedes Bauteil können zudem vorher vermessene Fertigungstoleranzen mit in die Programmerstellung einbezogen werden.

Externe Messmittel können entfallen

Die komplexe und bisher nur manuell durchführbare Nacharbeit erfordert ein Umdenken beim Design des Roboterwerkzeugs. Maßgeblich sind vor allem die hohe Genauigkeitsanforderung an den Prozess sowie die enge Bauteilzugänglichkeit. Mit der Idee der lokalen Registrierung von Objekten wurde ein Endeffektorkonzept (Bild 6) entwickelt, bei dem ein Lichtschnittsensor zur Bauteilvermessung sowie das Werkzeug fix an einer Einheit am Roboter montiert sind und die Arbeitsbereiche beider Komponenten im selben Arbeitsraum liegen. Auf diese Weise ist es möglich, die Bearbeitungsaufgabe im Rahmen der Wiederholgenauigkeit des Roboters durchzuführen und eine maximale Zugänglichkeit zu erreichen. Die normalerweise zur genauen Messung der Bauteilgeometrie eingesetzten teuren, externen Messmittel, beispielsweise ein Lasertracker, entfallen.

Durch das entwickelte System zur Bauteilvermessung kann sich der Roboter auf die genaue Lage des Bauteils anpassen, ohne dass eine feste, teure und oft geometrisch unflexible Aufspannung des Bauteils notwendig ist. Dies spart insbesondere bei Großbauteilen bares Geld, ist aber auch bei kleineren Bauteilen, zum Beispiel in der Fertigung von Schweißbaugruppen, vorstellbar. Durch den Vergleich von Sensordaten und CAD-Modell auf Basis von mehreren tausend Bauteilpunkten und die eingesetzten Algorithmen ist das Verfahren gegenüber Toleranzen und Störkonturen sehr robust. So wurde im Rahmen des gemeinsamen Projekts von Siemens und Fraunhofer erfolgreich nachgewiesen, dass auch die längsten auftretenden Grate mit bis zu 20 mm Länge für die Bauteilerfassung kein Problem darstellen. Auch am Bauteil anhaftende Späne können durch die große Datenmenge erfolgreich aus den Sensordaten herausgefiltert werden. Durch die Kombination der Bauteilerfassung mit einer automatischen Programmerstellung kann für jede Verrundungsaufgabe ein optimal auf Bauteiltoleranzen und Bauteillage angepasstes Programm erstellt werden.

An weiterer Verbesserung der Genauigkeit wird gearbeitet

Die bereits erreichten Ergebnisse zeigen, dass eine sehr genaue Bearbeitung auch mit großen Robotern mit über 3 m Reichweite möglich ist (Bilder 1, 4 und 7). Momentan arbeiten die Fraunhofer-Forscher und Siemens an einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit insbesondere auf Seiten des Roboters, der bei den mittlerweile erreichten Genauigkeiten den limitierenden Faktor darstellt. Zudem müssen die einzelnen Komponenten für einen Produktionseinsatz fit gemacht werden. Dabei sind auf Grund des hohen Werts der Bauteile besondere Maßnahmen zur Absicherung notwendig. MM

* Dipl.-Ing. Manuel Drust und Dipl.-Ing. Alexander Kuss sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in 70569 Stuttgart. Dipl.-Ing. Thomas Dietz ist dort Gruppenleiter.

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