Industrieroboter

Es geht so oder so

Entgratung von Kurbelwellen – werkzeug- oder werkstückgeführt. Grate auf Kurbelwellen können im schlimmsten Fall zu Lagerschäden und Motorausfällen führen. Deswegen müssen diese Abfallprodukte der CNC-Fertigung prozesssicher und effizient entfernt werden. SHL Automatisierungstechnik entwickelt hierfür robotergeführte Anlagen.

In der werkstückgeführten Variante bewegt der Roboter die Kurbelwelle zu den jeweiligen Bearbeitungsstationen. Dies geschieht mit kurzen Taktzeiten. (Foto: SHL)

Es gibt zwei Konzepte zur Entgratung von Kurbelwellen. Das eine ist werkstückgeführt, das andere werkzeuggeführt. Beide Verfahren führen zum gleichen Ergebnis. Hier entscheidet die Produktionsphilosophie des Herstellers, wer welches Verfahren einsetzt. Bei der werkstückgeführten Variante nimmt der Roboter das Bauteil auf und führt es zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen. In der werkzeuggeführten Version ist die Kurbelwelle stationär in eine Aufnahme gespannt, und das Teil wird mit Werkzeugen bearbeitet, die der Roboter mit sich führt. Hinsichtlich der Qualität gibt es keine Unterschiede. Die Kurbelwelle wird als rotationssymmetrisches Teil bei der werkzeuggeführten Variante in der SHL-Anlage über Spitzen und Backen in eine Aufnahme gespannt. Die radiale Ausrichtung erfolgt mit einer Genauigkeit von 0,25 Grad. SHL setzt zur Bearbeitung des Werkstücks eine mit Druckluft betriebene Luftspindel ein. Sie hat den Vorteil, dass sie sich frei bewegen kann – was wichtig, ist, denn die Stellen, an denen die Grate sitzen, sind zunächst nicht bekannt. Obendrein sind die Grate von der Form her unterschiedlich, und durch die Flexibilität der Spindel lassen sich alle Stellen am Bauteil zum Entgraten zuverlässig erreichen.

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Kurbelwelle als siebte Roboterachse
Die SHL-Anlage hat eine Besonderheit: Die Kurbelwelle wird durch eine Achse gedreht, die als siebte Roboterachse direkt angesteuert wird. Somit fährt der Roboter seine Bahn ab, und die Kurbelwelle wird zusätzlich bewegt. Gemeinsam mit der Luftspindel stellt SHL sicher, dass alle Bereiche der Kurbelwelle bearbeitet werden können. Die siebte Achse wird direkt vom Roboter angesteuert, eine externe Lösung mit eventuellen Schnittstellenproblemen entfällt. Das Entfernen der Sekundärgrate am Bauteil ist gewissermaßen eine gründliche Reinigung; hierdurch wird vermieden, dass sich später im Fahrzeug Partikel lösen und Schaden anrichten.

Roboter bedient sich aus dem Depot
Je nach Ausbildung des Grates setzt SHL in der werkzeuggeführten Anlagen-Version verschiedene Fräser und Bürsten ein. Fräser erledigen das „Grobe“, während die Bürsten für die Nacharbeit verwendet werden. Je nach Lage und Beschaffenheit des Grates sind unterschiedliche Werkzeuge notwendig. Der Werkzeugwechsel geschieht vollautomatisch und binnen Sekunden. Der Roboter holt sich Fräser oder Bürste je nach Bedarf aus dem Depot. Nach einem Arbeitsgang führt die Messvorrichtung im Innern der Anlage eine automatische Werkzeugbruchkontrolle durch. Damit ist sichergestellt, dass nur einwandfreie Fräser eingesetzt werden und es zu keinen verschleißbedingten Schäden kommt. Das Beschicken der Bauteile sowie das Wechseln von verschlissenem Werkzeug geschieht in der Nebenzeit. Dadurch spart SHL Zeit ein.

Das Werkstück wird in eine Spannvorrichtung gelegt, und der Roboter bearbeitet es anschließend mit Werkzeugen. (Foto: SHL)

Werkstückführung: mehr Platz, weniger Taktzeit
Variante zwei der Entgratung von Kurbelwellen ist werkstückgeführt. Im Vergleich zum werkzeuggeführten Entgraten ist hierfür mehr Arbeitsraum notwendig. Wird das Werkzeug zum Bauteil geführt, genügen Arbeitskabinen mit rund sieben Quadratmetern. Die kompakte Bauweise spart teuren Produktionsraum. Andererseits erschweren kleine Kabinen die Instandhaltung, weil der Zugang erschwert ist. Rund 25 Quadratmeter Raum nehmen Anlagen in der werkstückgeführten Version ein. Dafür punkten sie bei den Taktzeiten, denn fest gerüstete Werkzeuge arbeiten schneller.

Die Funktion ist in beiden Varianten allerdings dieselbe: Auch bei der Werkstückführung werden Sekundärgrate mit den Prozessen Fräsen und Bürsten entfernt. Der Roboter spannt auf, holt sich die Kurbelwelle und führt sie an die verschiedenen Arbeitsstationen. Liegen Grate an schwer zugänglichen Stellen oder weisen Besonderheiten auf, kommen Spezialwerkzeuge wie Reinigungswalzbürsten zum Einsatz. Nach jedem Bearbeitungsprozess wird der Greifer automatisch gereinigt. Das verhindert Verunreinigungen, die später zu Bauteilschäden führen könnten. Die Entgratung von Kurbelwellen auf CNC-Maschinen wäre in vielen Fällen möglich und wohl noch präziser, aber die Bearbeitung wäre insgesamt auch teurer.  pb

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