Bild: igus
3D-Energieketten für Roboterzellen

Mit Hilfe einer von MBFZ toolcraft erstellten Roboterzelle lassen sich besonders komplexe Rohlinge fertigungstechnisch bearbeiten. Unter rauen Bedingungen bewährt sich die dreidimensional bewegliche, geschlossene triflex R-Kette von Igus in Kombination mit einem Rückzugssystem.


In den Produktionshallen der MBFZ toolcraft GmbH im fränkischen Georgensgmünd fertigen mehr als 350 Mitarbeiter anspruchsvolle Bauteile, zum Beispiel für die Automobilindustrie, die Medizintechnik und die Luft- und Raumfahrt. Angefangen hat das Unternehmen 1989 mit klassischer zerspantechnischer Metallbearbeitung. 2011 wurden die ersten Anlagen für die additive Fertigung angeschafft, inzwischen befinden sich zehn Laserschmelzanlagen im Maschinenpark.


Noch jünger ist das Geschäftsfeld der Robotik, das 2015 etabliert wurde. Es beschäftigt bereits 30 Mitarbeiter und entstand aus dem eigenen Engineering-Bereich. Zum Beispiel nutzt Toolcraft die Robotik, um feinste Polierarbeiten an Displays aus Keramik für den Gangwahlhebel eines Premium-Fahrzeugs zu erledigen. In anderen Roboterzellen werden Bauteile zerspant, entgratet, gebohrt oder vermessen. Thomas Wieland, Bereichsleiter Engineering und Robotik bei Toolcraft: „Wir entwickeln maßgeschneiderte Lösungen. In Bezug auf Branche oder Einsatzgebiet sind keine Grenzen gesetzt. Dabei haben wir das Ziel, alles aus einer Hand zu liefern – einschließlich der Programmierung.“

 

Zerspanung mit Hilfe des Roboters


Den Beweis für die große Bandbreite der Anwendungen liefert eine kürzlich fertiggestellte Roboterzelle mit einer Größe von 6 m x 3 m. Aufgabe des Roboters ist es, Werkzeuge für die Elektronikproduktion zu fräsen – gründlich und genau. Warum gründlich? Thomas Wieland: „Rund 90 % des Materials werden vom Ausgangsblock bis zum Endprodukt zerspant.“ Und warum genau? „Das Werkzeug muss extrem maßhaltig sein, und die Zielmaße sollen möglichst ohne Nachbearbeitung erreicht werden.“ Zudem handelt es sich um ein Bauteil mit komplexen Konturen und vielen Hinterschnitten – ein wesentlicher Grund, warum die Robotik hier zum Einsatz kommt.


Der zu bearbeitende Rohling ist in diesem Stadium noch besonders empfindlich. Entsprechend behutsam muss der Roboter zu Werke gehen. Dazu gehört auch, dass die Energiezuführung nicht das Werkzeug berühren darf. Ab hier kommt Igus ins Spiel. „Lose Leitungspakete und Ketten verändern ihr Verhalten mit der Zeit. Das wollten wir ausschließen“, begründet Wieland. Deshalb sind die Leitungen in einer dreidimensional beweglichen Igus-Energiekette vom Typ triflex R untergebracht, die als Roboterkette exakt für solche Anwendungen entwickelt wurde. Sie ist mehrdimensional beweglich, torsionsfähig und erreicht auch bei hoher Dynamik eine sehr lange Lebensdauer. Wichtig für die Anwendung bei Toolcraft ist zudem der definierte Anschlag für optimalen Leitungsschutz. Der zweigeteilte Leitungsraum wird jeweils für die elektrischen und die pneumatischen Leitungen verwendet.


Es kommt eine weitere Anforderung hinzu, die von den Energieketten verlangt wird: Das abgetragene Material liegt als feinster Staub vor. Deshalb muss die Kette geschlossen und so konstruiert sein, dass kein oder nur sehr wenig Staub ins Innere eindringen kann, um die Leitungen zu schützen. Diese Bedingung gilt übrigens auch für den Roboter selbst. Sein „Innenleben“ wird mit Sperrluft beaufschlagt, um das Eindringen von Staub zu verhindern. Eine kontinuierliche Absaugung sorgt für die geordnete Abführung der Staubmengen aus der gesamten Zelle. Trotz dieser Maßnahmen verbleiben immer noch Staubanteile in der Zelle, die schnell für eine einheitliche mattschwarze Färbung des Arbeitsraums sorgen.

 

Rückzugselement verhindert Kontakt


Toolcraft verwendet die triflex R in Kombination mit dem Rückzugssystem RS. In die Kette sind Federstäbe aus Fiberglas integriert. Sie erzeugen eine gerichtete Vorspannung und schaffen die Voraussetzung für eine Führung der Kette parallel zum Roboterarm. Damit wird eine definierte, immer reproduzierbare Ketten- und Leitungsbewegung erreicht. Ebenfalls ist so gewährleistet, dass die Leitungsführung selbst bei komplexen Bewegungsanläufen nicht mit dem Werkstück in Kontakt kommt.


Das Rückzugssystem wird als Modul geliefert, das sich platzsparend und schnell am Roboter montieren lässt. Toolcraft hat die Konstruktion noch um ein Gehäuse ergänzt, das zusätzlichen Schutz vor Abrieb gewährleistet. Sowohl mit der triflex R als auch mit dem Rückzugssystem hat das Unternehmen schon in anderen Projekten positive Erfahrungen gesammelt – zum Beispiel bei den bereits erwähnten Anlagen zum Polieren von Displays aus Keramik.

 

Fertigung in Kleinserie geplant


Bei der Roboterzelle handelt es sich um einen Prototypen, dessen Funktion nun gemeinsam mit dem Kunden bewertet wird. Das neue Konzept bietet klare Vorteile, aber auch Herausforderungen. „Zu den Vorteilen gehört die allseitige Bearbeitung bei sehr komplexen Bewegungsabläufen“, erklärt Thomas Wieland. „Dank Rundtisch und Wendevorrichtung können wir sechs Seiten bearbeiten und zum Beispiel auch Hinterschnitte realisieren. Da der Roboter im Vergleich zur bisherigen Bearbeitungsmethode weniger Führungen benötigt, unterliegt er weniger stark dem Verschleiß durch abrasiven Staub.“


Wenn sich dieses erste System bewährt, hat der Anwender eine Fertigung in kleinen Serien in Aussicht gestellt. Die Verantwortlichen bei Toolcraft sind sehr zuversichtlich, den Anwender überzeugen zu können und künftig mehrere dieser ganz besonderen Roboterzellen zu bauen. Auch in diesen Zellen werden dann wieder die dreidimensional beweglichen triflex R-Roboterketten von Igus mit dem RS-Rückzugssystem zum Einsatz kommen.


www.igus.de

 

 

Beitrag aus dima 4/2018:

 

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