Entgraten mit Geisterhand

Grate auf Kurbelwellen können im schlimmsten Fall zu Lagerschäden und Motorausfällen führen.

Die SHL Automatisierungstechnik AG entwickelt deshalb robotergeführte Anlagen für diesen „Beseitigungsprozess“. Sie erfüllen die hohen Ansprüche der Automobilhersteller und sind gegenüber der möglichen Bearbeitung auf CNC-Maschinen deutlich kostengünstiger. 

 

„Es gibt zwei Konzepte zur Entgratung von Kurbelwellen. Das eine ist werkstückgeführt, das andere werkzeuggeführt. Beide Verfahren führen zum gleichen Ergebnis. Da entscheidet die Produktionsphilosophie des Herstellers, wer welches Verfahren einsetzt“, umreißt Holger Merkt, Leiter Anwendungstechnik bei SHL die Möglichkeiten. 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. „Die Qualität ist dieselbe“, unterstreicht Merkt.

 

Werkzeuggeführte Variante


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. Der Anlagenbauer setzt zur Bearbeitung des Werkstücks eine mit Druckluft betriebene Luftspindel ein. „Diese hat den Vorteil, dass sie sich frei bewegen kann. Das ist wichtig, weil wir nicht wissen, wo die Grate sitzen“, so der Anwendungstechniker. „Außerdem sind die Grate von der Form her unterschiedlich. Durch die Flexibilität der Spindel erreichen wir zum Entgraten alle Stellen am Bauteil zuverlässig.“


Diese Anlagenvariante weist eine weitere Besonderheit auf. 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 im übertragenen Sinn eine gründliche Reinigung. Sie sorgt dafür, dass sich später im Fahrzeug keine Partikel lösen und Schaden anrichten können.“


Je nach Ausbildung des Grates werden in der werkzeuggeführten Anlagen-Version verschiedene Fräser und Bürsten eingesetzt. Fräser erledigen das „Grobe“, während die Bürsten die Nacharbeit übernehmen. Je nach Lage und Beschaffenheit des Grates sind unterschiedliche Werkzeuge notwendig. Der Werkzeugwechsel geschieht vollautomatisch. 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 geschehen in der Nebenzeit.

 

Mit der Kurbelwelle an der Hand


Variante zwei ist werkstückgeführt. Im Vergleich zum werkzeuggeführten Entgraten ist hierfür mehr Arbeitsraum notwendig. Wird das Werkzeug zum Bauteil geführt, genügen Arbeitskabinen mit rund sieben Quadratmetern. Rund 25 Quadratmeter Raum nehmen Anlagen in der werkstückgeführten Version ein. Dafür punkten sie bei den Taktzeiten. „Bei Variante eins werden die Werkzeuge in der Prozesszeit gewechselt. Das kostet Zeit. Fest gerüstete Werkzeuge arbeiten schneller“, sagt Holger Merkt.


Die Funktion ist in beiden Varianten 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.

 

Alternative zu CNC-Maschinen


Das Entgraten von Kurbelwellen auf CNC-Maschinen wäre in vielen Fällen möglich und darüber hinaus präziser. „Allerdings liegen die Stundensätze um ein Vielfaches höher und die Bearbeitung wird sehr teuer“, erklärt Holger Merkt. Zudem werde eine derart hohe Präzision bei der Gratentfernung gar nicht gefordert. „Deswegen ist die Entgratung von Kurbelwellen mit einer Roboteranlage viel kostengünstiger.“

www.shl.ag

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Beitrag aus dima 3/2015:

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