Roboterschleifzelle

Fahrwerkskomponenten automatisiert schleifen

Überall feinster Schleifstaub, der sich in der Zelle und auf den Robotern flächendeckend verteilt. Starten die Sechsachser ihre Schleifarbeit, ist an Fotoaufnahmen nicht mehr zu denken.

Dank seiner beachtlichen Reichweite von über 2,2 Metern kann der MS 80W mit 80 Kilogramm Traglast die komplette Handhabung der Bauteile sowie werkstückgeführte Schleifaufgaben übernehmen.

Dann herrscht in der Zelle „Feinstaubalarm“ bei Sichtbedingungen wie in dichtestem Themse-Nebel. Eine große Herausforderung für die Motoman-Roboter, die das Unternehmen Automationsrobotic für einen renommierten Automobilzulieferer konstruierte.

Die perfekt ausgeführte Gesamtanlage erfüllt die hochgesteckten Erwartungen des Anwenders zu 100 Prozent.

Als sich Walter Schaffhauser und Alexander Steiger zusammen mit ihrem Team intensiv mit dem Pflichtenheft eines renommierten Automobilzulieferers für eine geplante Roboter-Schleifanlage beschäftigten, taten sich immer mehr Fragezeichen hinter der Machbarkeit des Projektes auf. Dabei ging es eigentlich „nur“ darum, Strukturteile aus Aluminiumdruckguss in definierten Bereichen zu überschleifen. Was für die beiden Geschäftsführer des Unternehmens Automationsrobotik zuerst nach einer Standardapplikation aussah, wurde aufgrund einer ganzen Reihe von Restriktionen und Sonderanforderungen schnell zur echten Herausforderung. Walter Schaffhauser erinnert sich: „Allein die Taktzeitvorgabe von maximal 30 Sekunden für die komplexen Schleifoperationen sind schwer zu erfüllen. Was uns dann aber tatsächlich an der Machbarkeit zweifeln ließ, waren die Maximalanforderungen hinsichtlich Flexibilität und Verfügbarkeit. Eine Gesamtanlagenverfügbarkeit von 99,65 Prozent im Dreischichtbetrieb unter härtesten Einsatzbedingungen zu garantierten, erfordert trotz großem Vertrauen in unser Know-how auch etwas Mut.“

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Mit eben diesem Mut und der Motivation eines jungen, aufstrebenden Unternehmens mit reichlich Vertrauen in die eigene Kompetenz nahm die AR-Mannschaft die Schleif-Challenge an. In partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit den Spezialisten des Automobilzulieferers entstand Schritt für Schritt ein wegweisendes Anlagenkonzept, das dem definierten Anforderungsprofil in idealer Weise gerecht wird. Überzeugende Detaillösungen künden heute von der hohen Automatisierungskompetenz der beteiligten Partner, wie der Blick auf die Anlage belegt.

Dank 2,2 Meter Reichweite kann der Motoman MS 80W die komplette Handhabung der Bauteile sowie werkstückgeführte Schleifaufgaben ausführen.

Die vollautomatische Schleifzelle ist in zwei Robotersektionen mit insgesamt drei Schleifbereichen aufgeteilt. Die vielfältigen Schleifaufgaben an den Fahrwerkskomponenten teilen sich die beiden Yaskawa Sechsachser, wobei der größere MS 80W Regie führt in der Zelle und der kleinere MH 50 die werkzeuggeführten Schleifaufgaben ausführt.

Dank seiner beachtlichen Reichweite von über 2,2 Metern kann der MS 80W mit 80 Kilogramm Traglast die komplette Handhabung der Bauteile sowie werkstückgeführte Schleifaufgaben übernehmen. Im Detail sieht das so aus: Die Fahrwerksstrukturteile fahren über ein Transferband zur Roboterzelle. Hat ein Teil die definierte Entnahmeposition erreicht, öffnet sich automatisch ein Fenster an der Roboterzelle, durch das der große Sechsachser auf das Band zugreift und sich ein zu bearbeitendes Teil in die Zelle holt. Danach schließt sich die Tür und die Schleifoperationen können – hermetisch abgeriegelt – beginnen.

Schleifmittel sensorisch kontrolliert

Dazu fährt der große Sechsachser die stationäre Schleifstation an und erledigt dort werkstückgeführt unterschiedliche Arbeitsschritte. Danach übergibt er das Teil an eine Spannvorrichtung, an der der schlanke MH 50 werkzeuggeführt weitere Schleifprozesse durchführt. Um die vorgegebenen Taktzeiten zu erreichen, hat Automationsrobotic die Prozesse so aufeinander abgestimmt, dass die Roboter an ihren Stationen gleichzeitig arbeiten können und sich immer zwei Strukturteile gleichzeitig in der Zelle befinden. Sind alle Schleifoperationen ausgeführt, entnimmt der MS 80W das Teil aus der Spannvorrichtung und legt es wieder auf dem Transferband ab. Um integrierte Qualitätsprüfungen zu ermöglichen, können die Teile alternativ auch über eine Serviceschublade ausgeschleust werden.

Wie viel Know-how in der Anlage steckt, unterstreichen zwei technische Highlights. Das ist zum Einen die automatische Verschleißkompensation der Schleifmittel. Dabei wird der Zustand der Schleifmittel permanent sensorisch überwacht. Anhand der ermittelten Daten erfolgt dann die automatische Anpassung der Roboterbahnen. Nur so lassen sich die hohen Anforderungen der Automobilhersteller nach gleichbleibender Bearbeitungsqualität und garantierter Prozesssicherheit samt durchgängiger Dokumentation gewährleisten.

Fast 100 Prozent Anlagenverfügbarkeit

Besonders stolz ist Walter Schaffhauser auch auf die Programmiermöglichkeiten mit einer beeindruckenden Fülle an hinterlegten Bearbeitungsvarianten: „Für die Strukturteile sind fünf Flächen definiert, die immer zu bearbeiten sind. Hinzu kommen weitere 29 Flächen, die optional je nach Werkzeugverschleiß im vorgeschalteten Aluminiumdruckgussprozess zu überschleifen sind. Der Bediener kann jede dieser Fläche einzeln direkt am Visualisierungsdisplay der Anlage an- oder abwählen. Rein rechnerisch ergeben sich aus der beliebigen Kombination der Flächen über 800 Bearbeitungsvarianten, für die wir in mühevoller Kleinarbeit die komplette Programmierung der Roboter erstellen mussten.“

Die beiden Motoman Roboter von Yaskawa arbeiten trotz extremer Belastung durch Schleifstaub mit absoluter Zuverlässigkeit.

Der Knackpunkt im Pflichtenheft aber war eindeutig die Einhaltung der Anlagenverfügbarkeit von 99,65 Prozent unter den gegebenen Extrembedingungen - Feinstaub. Obgleich Automationsrobotic in Sachen Absaugung alle Register zog und die leistungsfähigsten Anlagen installierte, ist die Belastung der Roboter durch Schleifstaub enorm. Und: Von den 1.440 Minuten eines kompletten Arbeitstages sind insgesamt nur fünf Minuten Stillstandszeit erlaubt, um die Anlage zu reinigen oder verschlissene Schleifmittel zu ersetzen. „Dass wir die unglaubliche Verfügbarkeit dennoch erreichen, haben wir in erster Linie der sprichwörtlichen Qualität der Yaskawa Roboter zu verdanken, die auch unter massiver Schleifstaubbeaufschlagung klaglos ihren Dienst verrichten. Die Sechsachser kennen keinen Ausfall – auch nicht im Dreischichtbetrieb unter diesen Extrembedingungen“, so Alexander Steiger.

Wie sehr der Automobilzulieferer, der die Aluminiumstrukturteile für einen führenden deutschen Automobilhersteller in Großserie produziert, mit der wegweisenden Roboterschleifzelle von Automationsrobotic zufrieden ist, zeigt sich an den kürzlich erteilten Folgeaufträgen. „Für 2015 haben wir den Auftrag zum Bau von weiteren Schleifanlagen erhalten. Unser kleines Wagnis, ein derart anspruchsvolles Projekt zu übernehmen, konnten wir zur vollsten Zufriedenheit unseres Kunden zu Ende bringen, worüber wir sehr erleichtert sind. Mit dieser Motivation im Rücken machen wir uns jetzt an den Bau der neuen Roboterzellen“, so Walter Schaffhauser und Alexander Steiger unisono. ee

Motek, Halle 7, Stand 7205

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