Selbstlernender Roboter mit sensorischem Tastsinn

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Werkzeugschonende Bearbeitung in der Roboterzelle

Diese Flexibilität unter wechselnden Produktionsbedingungen galt es auch in den nachgeschalteten, robotergestützten spanenden Bearbeitungsprozessen zu erreichen. Dabei sollte das Bearbeiten möglichst werkzeugschonend erfolgen, um Ausfallzeiten durch Werkzeugbruch oder Spindelschäden zu verringern. MWS setzt seit 2014 auf eine robotergestützte Automation von ABB. Das Sägen und Fräsen der Gussteile erfolgt in einer von ABB konzipierten Roboterzelle.

Zum Bearbeiten schwenkt ein drehbarer Positionierer die außerhalb der Zelle auf ihm fixierten Guss- teile in die Roboterzelle. Hier bearbeitet sie ein mit Force-Control-Technologie ausgestatteter IRB 6660. Das Besondere an diesem Roboter ist der zwischen seinem Handgelenk und dem Endeffektor (zur Aufnahme der Bearbeitungswerkzeuge) integrierte Kraft- und-Drehmomentsensor Omega 190. Er liefert die für Force Control erforderlichen Daten. Ist die Nachbearbeitung abgeschlossen, fährt der Roboter in seine Warteposition und der Positionierer schwenkt das Gussteil wieder aus der Zelle.

Die Ergebnisse sind überzeugend: So konnte das Unternehmen laut Steffen Klan, Abteilungsleiter Arbeitsvorbereitung und Projektmanagement bei MWS, die Zyklus- und Programmierzeiten um bis zu 20 % reduzieren. Die schonendere Bearbeitung der Guss- teile erhöhte nicht nur die Haltbarkeit der Werkzeuge und der Spindel, sondern auch die Genauigkeit der Roboterachsen. Vor allem aber ließ sich die Bearbeitungsqualität der Gussteile deutlich steigern, da der Roboter bei sich verändernden Prozesskräften die Geschwindigkeit adaptiv anpasst. So senkt er das Risiko, beschädigte oder nicht sauber verarbeitete Teile zu erzeugen.

Kraft- und Drehmomentsensor verleiht dem Roboter einen Tastsinn

Dank der Fortschritte in der Sensortechnik kann ABB seine Roboter mit neuen und wesentlich erweiterten Eigenschaften ausstatten. Entscheidend für die Funktion des Tastsinns ist der Kraft-und-Drehmomentsensor zwischen Roboterhandgelenk und dem Werkzeug- oder alternativ dem Werkstückgreifer. Das hängt davon ab, ob der Roboter werkstück- oder werkzeugführend arbeitet.

Das Komplettpaket zu Integrated Force Control besteht aus dem Kraft-und-Drehmomentsensor zum Messen der Kräfte und Momente, einer Adapterplatte zur Montage, einem abgeschirmten (hochflexiblen) Kabel und einer Spannungsmesskarte (MES-Schnittstelle zur IRC5-Steuerung des Roboters) sowie der eigentlichen Force-Control-Software.

Bereits ein geringer Druck auf den Messumformer reicht aus, um die hervorgerufenen minimalen Spannungen mithilfe der Auswerteelektronik zu ermitteln und über eine speziell dafür entwickelte Software zu analysieren. Der Sensor „meldet“ dem Roboter, ob er im Vergleich zu den vorgegebenen Daten einen zu hohen oder zu niedrigen Anpressdruck erzeugt oder sich zu weit links oder rechts von der vorgesehenen Bahn bewegt. So kann er in Echtzeit entsprechend korrigieren.

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