Ob Stirn-, Kegel- oder Planetenräder: mit ihren komplexen Geometrien stellen Zahnräder hohe Anforderungen an die Fertigung . Das gilt in besonderem Maße für das Entgraten und Anfasen der Zahn- und Werkstückkanten. Dieser Prozessschritt ist daher nur schwierig und aufwendig zu automatisieren. In den allermeisten Fällen werden Verzahnungsbauteile deswegen noch immer von Hand entgratet.
Eine Alternative zum Entgraten per Hand oder CNC-Maschine bietet der Einsatz von Industrierobotern. Bei der RZE (Roboter Zelle Entgraten) kombiniert Klaaßen eine intelligente Software mit einem ausgefeilten taktilen Messverfahren und einem leistungsfähigen Roboter. Zusatzfunktionen wie ein Doppeltischkonzept oder ein automatischer Werkzeugwechsel runden die RZE ab.
Zeitersparnis von bis zu 95 %
Gegenüber einer manuellen Bearbeitung ist mit der RZE eine Zeitersparnis von bis zu 95 % realisierbar. Gleichzeitig bietet die Zelle in Bezug auf Werkstückgrößen und -formen eine breit gefächerte Variabilität: Verfügbar sind sowohl festgelegte als auch individuell programmierbare Suchmuster zur Erfassung der jeweiligen Entgrategeometrie. Als weitere Besonderheit ist die RZE dank einer Variablensteuerung einfach zu bedienen. Spezielle CAM- oder Teach-In-Prozesse sind nicht notwendig. Die bisher mit dem Entgraten betrauten Mitarbeiter können die Zelle leicht bedienen.
Die Intelligenz der Zelle sitzt in der grafisch gestützten Steuerung, die auf die Robotersteuerung zurückgreift: Der Roboter vermisst zuerst das Bauteil, teacht sich ein und startet automatisch den Entgrate- oder Polierprozess. Er sucht sich also selbstständig die relevante Kontur und entscheidet auch eigenständig über die Kurvenführung am Werkzeug. Oder wie es Thomas Damm, Geschäftsführer von Klaaßen, ausdrückt: „Der Roboter schreibt sich selbst sein Programm.“
Leistungsstarke Robotersteuerung
Das ist aber sowohl steuerungs- als auch robotertechnisch alles andere als trivial. Daher entschied sich Klaaßen für einen Motoman-Roboter von Yaskawa. Dafür sprach zunächst einmal die Robotersteuerung YRC1000. Thomas Damm: „Dieser vielseitige und leistungsstarke Steuerungstyp bietet viele Möglichkeiten, die uns bei der Realisierung unseres Konzepts sehr entgegenkommen – dazu zählt eine große Anzahl an Variablen, die wir auch fast vollständig ausschöpfen. Gleichzeitig ist die YRC1000 auf eine hohe Bahngenauigkeit und eine schnelle und präzise Beschleunigung des Roboterarms ausgelegt.“ Außerdem ist die Steuerung ausgesprochen kompakt.
Aber auch die Hardware der Motoman-Roboter weiß Thomas Damm zu schätzen. Neben Positioniergenauigkeit und Flexibilität der Roboter lobt er vor allem die Widerstandsfähigkeit. „Das ist einfach gute japanische Maschinenbau-Qualität.“ Zudem freut er sich über die enge Partnerschaft: „Yaskawa hat uns bei der Entwicklungsarbeit für die RZE von Anfang an perfekt begleitet.“
Da die Potenziale der RZE bei großen Werkstücken besonders signifikant sind, wurden in diesem Bereich die ersten Praxisanwendungen realisiert. So arbeitet beispielsweise eine für Durchmesser bis 1,5 m ausgelegte RZE 15 schon erfolgreich bei einem großen Lohnfertigungsbetrieb für Windkraftkomponenten. Bei solchen größer dimensionierten Anlagen setzt Klaaßen einen Yaskawa-Roboter Motoman MH50 mit 50 kg Tragkraft ein.
Die Sechsachs-Roboter der Baureihe verbinden auf kleinem Raum eine hohe Traglast mit einer präzisen Arbeitsgenauigkeit und das bei einer Wiederholgenauigkeit von ≤ 0,2 mm und kurzen Zykluszeiten. Dank eines neuartigen Vibrationskontrollsystems können die Achsgeschwindigkeit und die Eigensteifigkeit ihrer Getriebe dazu genutzt werden, eine besonders hohe Beschleunigung bei kurzen Bewegungen zu erzielen.
Aber auch für kleinere Werkstücke bietet die RZE interessante Perspektiven: Die F.J. Derichs Maschinenbau fertigt seit 1967 Zahnräder – vom Messritzel bis hin zu Schwerstantrieben – und nutzt als erster Kunde überhaupt eine weitere, kleinere Ausführung der RZE. Dort übernimmt ein kompakter Motoman GP8 mit 8 kg Tragkraft das Entgraten. „Dieser Roboter ist der mit Abstand genaueste seiner Klasse und damit auch für filigrane Konturen sehr gut geeignet“, begründet Thomas Damm diese Entscheidung. Außerdem ist der Roboter extrem schnell und komplett in der Schutzklasse IP67 ausgeführt. Und nicht zuletzt ist der GP8 so kompakt, dass die gesamte Zelle nur rund 2 x 1,4 m Fläche beansprucht.
Sein schlankes und kurviges Design ermöglicht es dem Manipulator dabei, tief in Arbeitsbereiche einzutauchen und die glatten Oberflächen erleichtern die Reinigung. Für die Verbindung zwischen Manipulator und Steuerung ist nur noch ein Roboterkabel notwendig. Die Vorteile dieser Lösung liegen in einem geringeren Verschleiß und in einem reduzierten Platzbedarf. Auch der Aufwand für Wartung und Ersatzteilhaltung sinkt.
Yaskawa Europe GmbH – Robotics Division
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