Individueller Robotereinsatz beim thermischen Entgraten

Zur individuellen Systemlösung werden sie jedoch erst durch clever gelöste Peripherie vom Greifer bis zur Integration in Maschinensteuerungen. Im Fall der Automation zweier Anlagen für thermisches Entgraten bei BENSELER machen eine Greifer-Sonderkonstruktion und ausgefeilte Software von Handlingtech den Robotereinsatz wirtschaftlich.

In Signalfarben lackiert, ziehen Industrieroboter die Blicke des Betrachters erst einmal auf sich, wenn sie wendig und schnell mit Werkstücken oder Werkzeugen hantieren. Bei BENSELER in Marbach am Neckar ist es ein mannshoher Fanuc R-2000iA in typischem Gelb, der gleich zwei Anlagen zum thermischen Entgraten bedient. Flink wechselt er zwischen den beiden Anlagen, die er mit Werkstückaufnahme-Vorrichtungen bestückt und diese nach dem Entgraten wieder entnimmt.

Dabei kommen unterschiedliche Werkstückträger zum Einsatz. Denn es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Korb-, Lochplatten-, Bolzen- oder teilespezifische Sondervorrichtungen, mit denen Werkstücke lagerichtig dem thermischen Entgratprozess zugeführt werden. "Voraussetzung für eine wirtschaftliche Roboterautomation war die Konstruktion eines Greifers, mit dem all diese Vorrichtungen gehandelt werden können, ohne Zeit für Greiferwechsel zu verlieren", betont Günter Gölz, Geschäftsführer der BENSELER Entgratungen GmbH.

Keine Zeit für Greiferwechsel
Der Takt, in der die TEM-Anlagen (Thermische Elektromethode), zu be- und entladen sind, wird vom eigentlichen Entgratprozess bestimmt. Dieser dauert lediglich wenige Millisekunden, zu denen sich im Wesentlichen nur noch das Schließen und Öffnen der Entgratkammer sowie das Weitertakten des Rundtisches addieren. Der Entgratvorgang vollzieht sich in einer hermetisch dichten Kammer unter hohem Druck in einer Sauerstoff-Brenngas-Atmosphäre, die elektrisch gezündet wird. Damit kommt es zu einer schlagartigen Verbrennung, bei der für einige Millisekunden Temperaturen um 3000 °C entstehen. Sie leiten mit dem übrig gebliebenen Sauerstoff die Verbrennung des Grates ein.

Diese Entgratmethode wird überall dort eingesetzt, wo die Qualität des Entgratens die Funktion der Bauteile wesentlich beeinflusst oder wo lohnintensive Entgratarbeiten zu ersetzen sind. Dabei verbrennen alle am Werkstück vorhandenen Grate - also auch solche, die mit anderen Methoden nur schwer oder nicht zugängig sind, wie etwa Grate an innen liegenden Bohrungsverschneidungen.

Thermisches Entgraten eignet sich generell für alle Werkstücke aus oxydierenden Werkstoffen und wird hauptsächlich für Stahl-, Guss- und Aluminiumbauteile eingesetzt. Die richtige Einstellung der Prozessparameter wie Druck und Brenngasgemisch obliegt dem Entgrater. BENSELER kann hier auf ein Know-how aus über 30 Jahren Erfahrung zurückgreifen. "Ebenso wichtig ist die Positionierung der Werkstücke, um eine optimale Ausbreitung der bei Zündung des Gasgemisches entstehenden Druck-Wärmewelle zu erreichen", ergänzt Gölz.

Die dazu erforderlichen Vorrichtungen erfüllen gleichzeitig die Aufgabe, die Werkstücke in ihrer Lage zu halten, um Beschädigungen bei Ausbreitung der Druckwelle zu verhindern. In der Regel werden hier robuste Vorrichtungen verwendet - in Form von Körben, Lochplatten oder mit Bolzen bestückt, auf die dann Werkstücke wie beispielsweise Zahnräder aufgefädelt werden können. "Je nach Anforderung sind auch Sondervorrichtungen notwendig", verrät Gölz, der mit dieser Vielfalt seine zentrale Forderung nach einem einheitlichen Greifer unterstreicht.

Da in den beiden TEM-Anlagen jeweils unterschiedliche Produkte bearbeitet werden und deshalb die verwendeten Werkstückaufnahme-Vorrichtungen verschieden sind, wäre im ungünstigsten Fall für jeden Be- und Entladevorgang einer Anlage, also alle paar Sekunden im Wechsel, ein Greiferaustausch notwendig. So wird die von Handlingtech realisierte, durchgängig verwendbare Greiferlösung zur Schlüsselkomponente der individuellen Automationslösung - auch wenn sie mangels signalfarbiger Lackierung erst auf den zweiten Blick ins Auge fällt.

Was ebenfalls nicht sofort augenscheinlich wird, verbirgt sich in der Schutzeinrichtung: Diese wurde von Handlingtech so ausgeführt, dass jede TEM-Anlage manuell zugängig ist. So kann die eine Anlage im Automatikbetrieb betrieben werden, während an der anderen beispielsweise Wartungsarbeiten durchgeführt werden. "Außerdem halten wir uns damit die Möglichkeit offen, im Bedarfsfall sogar manuell mit exotischen, nicht automatisierbaren Vorrichtungen bestücken zu können", ergänzt Gölz.

Performance in der Peripherie
Solch individuelle Automationssysteme zu realisieren, ist das Spezialgebiet von Handlingtech, einem Unternehmen der Hutzel-Gruppe. Seit 1994 stehen dabei hauptsächlich Standard-Industrieroboter im Mittelpunkt, die allerdings immer erst durch ausgefeilte Software und Peripherie wie spezielle Greiferentwicklungen zu Automationslösungen mit individueller Performance werden. Im Falle BENSELER ist dies ein Fanuc R-2000iA 165 F, der mit seiner Traglast von bis zu 165 kg in der Lage ist, die schwer bestückten Vorrichtungspakete zu handeln. Um welche Vorrichtung es sich an den jeweiligen TEM-Anlagen handelt, wird ihm vom Maschinenbediener über die Steuerung vorgegeben. Die Parameterwahl beziehungsweise werkstückbezogene Programmierung der TEM-Anlagen erfolgt an deren Steuerungen. Die Programmauswahl kann allerdings auch über die Robotersteuerung erfolgen.

Bei BENSELER sind neben anderen Verfahren mittlerweile zehn TEM-Anlagen in Betrieb, in denen Werkstücke für nahezu alle Branchen von der Automobilindustrie bis zur Medizintechnik und in Bauteilgrößen von maximal 400x400 Millimeter entgratet werden. Dazu zählt auch eine spezielle Anlage für lange Bauteile bis 700 Millimeter, wie etwa Kurbelwellen oder Ähnliches.

BENSELER Entgratungen GmbH
www.benseler.de

Handlingtech Automations-Systeme
www.handlingtech.de


Quelle: mav April 2009