Neben den Geschäftsbereichen Zerspanung/Lohnfertigung und additive Fertigung setzt Toolcraft aus Georgensmünd seit 2015 auf Robotiklösungen. Ein gutes Beispiel ist eine Fertigungsanlage, die aus fünf 5-Achs-Schleifmaschinen und ebenso vielen Roboterzellen besteht. In diesen werden Vollkeramikspangen mit hinterleuchteter Ganganzeige geschliffen und poliert, die auf dem Gangwahlhebel aktueller Oberklassen-Modelle von BMW Platz finden.
Deren Bearbeitung bringt eine ganze Reihe an Herausforderungen mit sich: Beispielsweise lässt sich die flache, in alle Richtungen gebogene Spange nur schwer spannen und die Keramik ist schwierig zu polieren. Zudem entstehen die durchleuchteten Bereiche, indem in Aussparungen der schwarzen Keramik heller Kunststoff gespritzt wird. Beim Polieren darf der weichere Kunststoff nicht ausgewaschen werden.
In den Zellen arbeiten präzise Stäubli-Roboter mit einem eigens entwickelten, auf einer Schnelllaufspindel rotierenden Filzwerkzeug. Die Spangen – von denen es acht Varianten gibt – werden immer zu zweit in Vakuum-Nullpunkthalterungen gespannt und nacheinander bearbeitet. Da sich der Filz trotz der zuvor aufgesprühten Polierpaste schnell abnutzt, verwendet Toolcraft in den Roboterzellen den Werkzeug-Messtaster Z-Nano von Blum-Novotest, um vor jedem Poliergang die Dicke des Filzes – und damit die Lage der Oberfläche des Werkzeugs – zu bestimmen. Ab einer bestimmten Verschleißgrenze nimmt sich der Roboter dann einen neuen Filz aus einem Magazin.
Schleifen und Polieren mannlos betreiben
Die einzuhaltenden Toleranzen liegen im Bereich von fünf Hundertstel Millimetern auf der Freiformfläche. Deshalb kommen auch schon bei der vorhergehenden Schleifbearbeitung Z-Nano-Taster in den Schleifmaschinen zum Einsatz, um auch die Schleifstifte präzise zu vermessen. „Wir können alle Maschinen – je fünf Schleifmaschinen und Polierroboter – von einer einzigen Person bedienen lassen. Das wäre ohne die Werkzeug-Messtaster von Blum nicht möglich“, erklärt Robotikabteilungsleiter Thomas Wieland.
Im Rahmen eines weiteren Projekts soll in einer riesigen Bearbeitungszelle mit einem Stäubli-Roboter ein Block aus extrem abrasivem Material gefräst werden. Daher wird der RoboterarArm in eine Schutzhülle eingepackt und das Gehäuse mit leichtem Überdruck beaufschlagt, um den abrasiven Staub aus dem Inneren des Roboterarms fernzuhalten. Im Zuge der Bearbeitung reduziert sich das Gewicht des Blocks von 1300 auf knapp über 200 kg.
Gleichzeitig ist bei der Bearbeitung eine hohe Genauigkeit gefordert. Zur Kontrolle der über 60 unterschiedlichen Werkzeuge, die im Verlauf der Bearbeitung zum Einsatz kommen, ist in einer Ecke des Arbeitsraums das Lasermesssystem LC50-Digilog montiert. Mit dem System wird vor jedem Werkzeugwechsel eine Werkzeugbruchkontrolle durchgeführt und an kritischen Stellen der Bearbeitung die einzelnen Schneiden der Werkzeuge präzise gemessen.
„Um mit einem Roboterarm genau arbeiten zu können, benötige ich exakte Informationen über die Position des Werkzeugs und seine Länge. Die liefert der Blum-Laser sehr zuverlässig“, erläutert Thomas Wieland. Das neue Lasermesssystem LC50-Digilog ist perfekt für die raue Umgebung geeignet, da es während der Bearbeitung die Öffnungen der Laseroptiken schließt und beim Öffnen der Blende die Blendenöffnungen frei bläst. So werden zuverlässige Messungen auch in sehr schmutziger Umgebung sichergestellt.
Werkstück muss neu eingemessen werden
Eine weitere Herausforderung ist, dass der Materialblock zwischen zwei Bearbeitungsschritten aus der Roboterzelle entfernt und wieder aufgespannt werden muss. Um weiterarbeiten zu können, muss das Werkstück zwingend neu eingemessen werden. Die Roboterzelle nutzt dazu den modularen Messtaster TC63-10, der wie ein Werkzeug an der Spitze des Roboters angebracht wird und seine Daten mittels BRC-Funktechnologie an die Maschine überträgt.
„Der TC63 eignet sich für unsere Anforderungen perfekt, denn er ist schlank und lässt sich flexibel an die Messaufgabe anpassen“, berichtet Thomas Wieland. „Wichtig ist auch die ziehende und drückende Messung, um am Werkstück schnell und zuverlässig alle relevanten Maße erfassen zu können. Die Messzeit selbst ist kein Kriterium, weil diese Bearbeitungstechnik ohne das Einmessen des Werkstücks in der Zelle gar nicht erst umgesetzt werden könnte.“
Thomas Wieland zieht ein positives Fazit des Messtastereinsatzes, denn die Messtaster und Lasermesssysteme arbeiten bereits über Jahre hinweg völlig zuverlässig und unauffällig. „Dies verdient großes Lob, weil fast alle unsere 60 5-Achs-Bearbeitungszentren mit einem Blum-Lasermesssystem ausgestattet sind, zudem erhält jedes neue Bearbeitungszentrum einen Messtaster. Nicht zu vergessen die Werkzeug-Messtaster in den Schleif- und den Poliermaschinen.“
Blum-Novotest GmbH
EMO Halle 6, Stand D01
