Für eine mittelständische Gießerei hat der Fanuc-Systempartner Janke ein Zentrum zur vollautomatischen Schleif- und Fräsbearbeitung von Gussteilen realisiert. Aufgrund der Stückgewichte von bis zu 1000 Kilogramm ist dies nach Erfahrung des Ratinger Spezialmaschinenbauers ein ideales Einsatzfeld für den Schwerlast-Roboter M-2000iA. Zudem kommen in der Anlage zwei Hexapoden der Serie F-200iB und zwei M710iC Knickarm-Roboter zum Einsatz.
„In der Anlage werden Getriebegehäuse für Landmaschinen und Kompressoren-Gehäuse aus Eisenguss mit typischerweise rund 700 Kilogramm Stückgewicht bearbeitet“, berichtet Geschäftsführer Thomas Janke. Die typischen Bearbeitungszeiten der Gussteile liegen bei Einsatz des Bearbeitungszentrums in der Größenordnung von fünf bis sieben Minuten.
Die Rohgussteile werden über ein Palettenfördersystem zugeführt. Ein Roboter M-2000iA mit einer Traglast von 1300 kg nimmt dann die Teile von der Palette und positioniert sie mit einer Genauigkeit von 1 bis 2 Millimetern auf einem Dreistationen-Drehtisch, in den das Werkstück hydraulisch gespannt wird.
„Bei der Anlieferung auf der Palette sind die Teile nicht vorzentriert“, verdeutlicht Janke die Herausforderung. Eine Kombination aus 2D- und 3D-Bildverarbeitung sorgt daher dafür, dass der Roboter gezielt zugreifen kann: Ein stationäres 2D-Visionsys-tem liefert dem Roboter zunächst eine Vorinformation über die Position des Werkstücks. Ein seitlich in eine der Greiferbacken integriertes 3D-Visionsystem mit Schutzklappe übernimmt dann die exakte Lage- und Positionsbestimmung.
Damit in Losgröße 1 produziert werden kann, hat Janke ein spezielles Greifersystem entwickelt. Warum er keinen marktgängigen Schwerlastgreifer verwendet hat? „Der Greifer muss mit variablen Bauteillängen von 300 bis 1000 Millimeter zurecht kommen – und das bei einem Teilegewicht bis zu 1000 Kilogramm“, so Janke.
Zur Modellanpassung werden die beiden Greiferplatten nun aus einem Magazin vollautomatisch gewechselt. In Reichweite des Roboters gibt es ein Magazin mit insgesamt 20 Greiferbacken-Paaren, die der Roboter selbstständig wechselt. „Zudem war die Integration des Greifers als 7. Roboterachse gewünscht“, ergänzt Janke. Der Greifer mit Servomotor von Fanuc stellt sich nun jeweils auf das detektierte Werkstück ein.
Dabei war diese ausgefeilte automatisierte Beladung via Schwerlast-Roboter zunächst eigentlich gar nicht vorgesehen. „Zunächst erfolgte die Beladung manuell mit einem lokalen Kran“, berichtet Janke. Denn ursprünglich ging man davon aus, dass der Bediener dafür genug Zeit hat. „Doch die Bearbeitung der Teile geht dann doch so flink, dass der beladende Bediener zum Bremser der Anlage wurde“, erinnert sich Janke.
Dass die Schleif- und Fräsbearbeitung an den zwei Arbeitsstationen so schnell von statten geht, liegt insbesondere an den beiden eingesetzten Hexapod-Robotern, die sich um die Außenbearbeitung kümmern. Solche Hexapod-gestützte Trenn- und Entgratzentren gehören zu Jankes Spezialitäten: „Die F-200iB sind aufgrund ihrer Kinematik extrem steif und für die Gussbearbeitung ideal.“ Aufgrund der Steifigkeit lassen sich bei der Gussbearbeitung sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten fahren und so die Bearbeitungszeiten kurz halten.
„Darüber hinaus ist ein M710iC-Knickarm für die Innenbearbeitung im Einsatz“, erläutert Janke, „alle sind an Linearachsen aufgehängt.“ Geschliffen wird mit Diamant-Schleifscheiben und gefräst mit konventionellen oder HSC-Fräswerkzeugen. Zudem wird ein weiterer M710i außerhalb des Arbeitsraumes zur Bauteilvermessung eingesetzt.
Durch den Robotereinsatz wurden die manuellen Bearbeitungszeiten (Putzaufgaben) auf ca. ein Drittel der Anlage reduziert. Das sorgt für große Effizienz. Janke schätzt daher, dass sich die Anlagekosten inklusive des Beladeroboters von 1,9 Millionen Euro in wenigen Jahren amortisiert haben.
Fanuc Robotics Deutschland GmbH www.fanucrobotics.de Janke Spezialmaschinenbau GmbH www.janke.de
Steckbrief
- Branche: Gießerei
- Aufgabe der Roboter: Beladung der Anlage, Schleif- und Fräsbearbeitung, Vermessung
- Projektdauer: rund 1,5 Jahre für beide Abschnitte (Bearbeitung sowie Beladung)
- Anzahl der Roboter: 5
- Eingesetzte Roboter: ein Schwerlast-Roboter M-2000iA, zwei Hexapods F-200iB und zwei M710iC Knickarm-Roboter
- Besonderheit 1: M-2000iA positioniert die Teile auf Drei-Stationen-Drehtisch; zur Produktion bis zur Losgröße 1 wurde ein spezielles Greifersystem mit automatischer Wechselstation und integriertem 3D-Vision-System entwickelt
- Besonderheit 2: für die Außenbearbeitung sind zwei extrem steife Hexapod-Roboter im Einsatz: Aufgrund der Steifigkeit lassen sich sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten fahren und so die Bearbeitungszeiten kurzhalten.
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