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Basisseminar RWTH AachenSo läuft's zwischen Mensch und Maschine

RWTH Aachen Basisseminar

Im Basisseminar „Mensch-Roboter-Kollaboration“ des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen sollen Grundlagen im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration vermittelt werden, außerdem wird analysiert, welcher Roboter zu welchem Anwendungsfall passt.

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Automatisierte Getriebeteilfertigung mit RoboterZelle mit Selbstabholung

Für das Entgraten zerspanungstechnisch bearbeiteter Getriebeteile griff Kordel Antriebstechnik schon vor Jahren auf eine Robax-Zelle von Handlingtech zurück. Jetzt wurden auch mehrere Abwälzfräsmaschinen und Wälzschleifmaschinen automatisiert.

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Automatisierte Getriebeteilfertigung mit Roboter: Zelle mit Selbstabholung

Die Arbeitssituation eines erfahrenen Mitarbeiters, den er beim Entgraten von Kegelritzelwellen beobachtet hat, war für Johannes Kordel im Jahr 2008 ausschlaggebend dafür, nach einer geeigneten Automationslösung für das Entgraten von Verzahnungsbauteilen für Getriebe zu suchen. Johannes Kordel ist einer der beiden Brüder, der für die Technik im Familienunternehmen verantwortlich zeichnet. Ihm war klar, dass es nicht einfach sein würde, das Fingerspitzengefühl seines Mitarbeiters, der in fließender Bewegung Zahnflanke für Zahnflanke einer spiralverzahnten Kegelritzelwelle vom Grat befreite, durch eine Automationslösung zu ersetzen. Kordels Motivation war einerseits getrieben durch die Lohnkosten für die zeitraubende manuelle Tätigkeit und andererseits durch die Arbeitsumstände mit entsprechenden Belastungen durch Staub und Emissionen. Im Fokus stand aber auch die Prozesssicherung beim Entgraten. Denn schon ein kleiner Ausrutscher in die Zahnflanke bedeutet Ausschuss.

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Handlingtech konnte mit einer robotergestützten Entgratlösung samt einschlägigem Know-how überzeugen. Als Basis für solche Aufgaben verwendet das Unternehmen speziell entwickelte und modifizierte Entgrateinheiten, die eine robotergeführte Werkstückmanipulation am Schleif- oder Bürstwerkzeug erst prozesssicher ermöglichen. Ein wirtschaftlicher Vorteil für den Anwender ist, dass zusätzlich zum Entgraten der Zahnflanken auch das Entgraten der Einlaufverzahnung integriert ist. Die 2009 installierte Anlage gab den Ausschlag für weitere Automationsprojekte mit Robax-Zellen, die an den unterschiedlichen Produktionsstandorten von Kordel für gleichbleibend hohe Qualität und Wirtschaftlichkeit sorgen. Neben Abwälzfräsmaschinen gehören dazu auch Verzahnungsschleifmaschinen, bei denen sowohl das Entgraten der Verzahnungsteile als auch das Abschleudern der Öle in die Roboterzellen integriert ist.

Markant gestaltet, modular aufgebaut

Die Robax-Zellen von Handlingtech sind konzipiert für die Automation von Bearbeitungsmaschinen. Ihre zentrale Komponente bildet jeweils ein - je nach Anforderung auch mehrere - Sechs-Achs-Industrieroboter, der entsprechend des benötigten Arbeitsraums und Werkstückgewichts (von wenigen Gramm bis 120 Kilogramm) ausgelegt wird. Seine Reichweite bestimmt maßgeblich die Zellengröße, die über die individuell in ihrer Länge gestaltbaren Rahmen-Segmente des modularen 'New A-Frame' anpassbar ist. Als New A-Frame bezeichnet HandlingTech das futuristisch anmutende Gehäusekonzept; es ist Design- und Funktionselement gleichermaßen. Der kraftvoll und markant gestaltete Rahmen mit entsprechenden Rundungen und Glasscheiben hat ein glattes, durchgängiges Design. Gleichzeitig nehmen die Rahmenelemente in ihrem Inneren die Verkabelung auf und sorgen für ein aufgeräumtes Erscheinungsbild. Außerdem sind die Kabel geschützt und sicher aus dem Arbeitsraum des Roboters verwahrt. Die Kabelkanäle im Rahmen gestatten den Zugang an jeder beliebigen Stelle, wodurch die Gestaltung des Innenraums - also die Roboterinstallation und Unterbringung eventuell ergänzender Prozesse bis hin zu Teilezuführungen, -speicherungen und -abführungen - flexibel gestaltbar ist. Selbst Überkopf-Montagen des Roboters sind möglich. Zur Flexibilität bei der Prozessanordnung tragen die großflächig angelegten Glastüren bei. Fest verschraubt oder ausgestattet mit Scharnieren machen sie ein Robax-System allseitig zugänglich.

Im Fall der Zellenapplikationen für die Wälzfräs- und Wälzschleifmaschinen bei Kordel sind die Fanuc-Roboter M-20iA die richtige Wahl für Handlingtech: Die Roboter sind für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, Pick & Place und Maschinenbedienung konzipiert, flexibel einsetzbar und handeln Traglasten bis 20 Kilogramm, was bei Kordel die Abdeckung einer breiten Werkstückpalette ermöglicht. Mit der Flexibilität der Roboter sind auch kleinere und mittlere Losgrößen wirtschaftlich automatisierbar.

Das Beladekonzept spart Rüstzeiten

Eine speziell im Rahmen dieser Automatisierungsprojekte entwickelte Besonderheit der Robax-Zellen ist das Beladekonzept mittels Drehscheibe, die servomotorisch angetrieben als siebte Roboterachse integriert ist. Die darauf gestapelten Werkstücke werden von Stangen gehalten, die schnell an die Werkstückdurchmesser anpassbar sind. Diese Stangen lassen sich über eine Kulissenführung synchron verstellen, was bei Produktwechsel die Einstellzeit auf ein Minimum reduziert; nur wenige Handgriffe sind nötig, und eine sonst erforderliche Aushubstation für die Teilebereitstellung entfällt. Durch die Synchronisierung der Drehscheibe mit den übrigen Achsen des Roboters kann dieser die Werkstücke von den sich langsam und kontinuierlich drehenden Stapeln dreidimensional im Raum selbst abholen.  pb

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