Entgratzelle

Gleichbleibend hohe Prozessqualität

Entgratzelle mit ABB-Roboter zeigt, was durch Automatisierung in der spanenden Fertigung möglich ist. Neben Anlagenverfügbarkeit, Produktivität und Zykluszeit konnte der Motorenspezialist Deutz auch die Flexibilität und Produktqualität steigern – mit stets reproduzierbarem Ergebnis.

Der ABB-Roboter fährt die definierte Bahn für das Entgraten der Wangen höchstgenau ab und entgratet automatisiert und stets wiederholbar die Konturen mit einem pneumatisch angetriebenen Fräser. © Mühlbauer Maschinenbau

Deutz, älteste Motorenfabrik der Welt, entwickelt, produziert und vertreibt eine breite Palette hochwertiger flüssigkeits- und luftgekühlter Motoren, die unter anderem in Bau- und Landmaschinen, stationären Anlagen sowie Nutz- und Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen. Da die belieferten Branchen besondere Ansprüche an Materialgüte und Beschaffenheit der Motoren stellen, prüft Deutz seine Verfahren, Produktionsprozesse und Werkzeuge in allen Details. Sie müssen optimal auf die individuellen Komponenten zugeschnitten und dabei so wirtschaftlich wie möglich sein. Anlagenverfügbarkeit, Ausfallquote und Prozessqualität werden entsprechend konsequent in Relation zu technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten gesetzt.

Herausforderung Bauteilvielfalt
Das Unternehmen war auf der Suche nach einer optimierten Automatisierungslösung für das Entgraten der Wangen von Kurbelwellen für Sechs-, Acht- und Zwölfzylinder-Industriemotoren. Mit dem Partner Mühlbauer Maschinenbau konnte schließlich eine Lösung für den technisch komplexen Prozess umgesetzt werden. 13 verschiedene Kurbelwellentypen, neun verschiedene Kurbelwellenlängen und drei verschiedene Aufnahmegrößen für die Positioniereinheit erfordern Flexibilität. Die Bauteilvielfalt macht die Sache obendrein knifflig – die verschiedenen Kurbelwellentypen müssen ohne lange Rüstzeiten und weitere Rüstkomponenten aufgenommen werden und in gleichbleibend hoher Qualität automatisiert bearbeitet werden können. Für diese Aufgabenstellung war klar, dass ein Roboter mit serieller Parallelkinematik einzusetzen ist. 

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Zu den Ergebnissen der Automatisierung gehören die Prozessoptimierung und hohe Produktqualität mit stets reproduzierbarem Ergebnis – auch nach der Bearbeitung mehrerer Bauteile. Die Roboter-Entgratzelle mit einem IRB-2400-Roboter in der speziellen Foundry-Ausführung als Herzstück macht den Fertigungsprozess flexibel. Sie ermöglicht die Aufnahme verschiedener Kurbelwellentypen – von 52 bis 118 Kilogramm in unterschiedlichen Längen. Der Rüstvorgang ließ sich so weit optimieren, dass keine Wechseleinheiten für den Kurbelwellen-Typenwechsel erforderlich sind. Mühlbauer Maschinenbau hat dies über ein Verstell- und Abstecksystem konstruktiv gelöst, damit der Wechsel beispielsweise von Typ eins auf Typ zwei schnell vonstattengeht.

Herausforderung Software-Applikation
In der Prozesskette der Kurbelwellenherstellung ist das Entgraten ein wichtiger Schritt. Die Bauteil-Positionierung ist dabei maßgeblich für das Ergebnis des Prozesses. Wenn diese nur um ein Zehntelmillimeter nicht exakt ist, wirkt sich dies negativ auf die Bearbeitung der Kurbelwellen aus. Mühlbauer Maschinenbau hat deshalb mit ABB eine Lösung für den Prozessschritt erarbeitet. Die Kurbelwelle wird von oben in die Zelle gefahren. In dieser Lage wird die Kurbelwelle über eine Hubeinheit aufgenommen und über ein dreifaches Spannfutter auf dem Maschinentisch gespannt sowie von gegenüberliegender Seite ein Reitstock zugefahren. Der Roboter fährt schließlich die definierte Bahn für das Entgraten der Wangen höchstgenau ab und entgratet automatisiert und stets wiederholbar die Konturen mit einem pneumatisch angetriebenen Fräser. Um den Entgratprozess effizient und sicher durchführen zu können und den Programmieraufwand niedrigzuhalten, ist das Werkzeug in alle Richtungen auslenkbar. Dank der exakten Bewegungssimulierung im Offline-Programmier- und Simulationsprogramm Robotstudio konnte die Bewegungsprogrammierung sehr vereinfacht und die Inbetriebnahmezeit verringert werden, trotz komplexer Bauteilgeometrie. Gleichzeitig kommuniziert die Zelle auch mit dem Be- und Entschickungsportal für eine ganzheitliche Prozessüberwachung.

Weitere Projekte geplant
Insgesamt zeigen Mühlbauer Maschinenbau und ABB mit der roboterbasierten Automatisierung bei Deutz einen Weg auf, wie auch kleine und mittelständische Unternehmen durch höchste Flexibilität und Zukunftssicherheit profitieren. Investitionen werden rentabler, und die Produktivität der spanenden Fertigung wird nachhaltig gestärkt. So realisiert Mühlbauer Maschinenbau aktuell auch fünf weitere Anlagen mit ABB-Robotern: Unter anderem ein weiteres großes Projekt für Deutz für die automatisierte Endreinigung der Kurbelwellen; auch hier werden die Hard- und Softwarelösungen von ABB verwendet. pb

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