Work around the clock – Roboter macht das Erodieren produktiver

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Bernhard Reichenbach

Rund um die Uhr effizient und sicher senkerodieren – und das bedienerarm an bis zu 6000 Stunden im Jahr? Die Senkerodiermaschine Roboform 35 QCRi macht’s möglich. So jedenfalls die Aussage des Herstellers, der Charmilles Technologies SA in Meyrin/Schweiz. Schon das Basismodell Roboform 35 bietet mit verschiedenen Optionen wie Spindelpinolen und integrierten Werkzeugwechslern mehrere Automatisierungsstufen und eine gewisse Autonomie für den mehrschichtigen Betrieb. Eine wesentlich höhere Automatisierungskapazität offeriert jedoch der Quick-Change-Roboter QCRi, der wie die Roboform 35 seit Februar letzten Jahres erhältlich ist.

Der QCRi – i steht für independent – eigenständig – ist eine autarke Kombi-Einheit, bestehend aus einem Werkstück- und Elektrodenmagazin mit integriertem Handlingsystem. Sein Hauptvorteil: Dynamische Verfahrbewegungen und schnelle Werkzeug- und Werkstückwechsel reduzieren die unproduktiven Nebenzeiten, die sich nur noch auf die reinen Tauschzeiten beschränken. „Damit kann der Anwender deutlich produktiver senkerodieren und die Maschine und deren Leistungsvermögen maximal auslasten“, betont Jürgen Raschke, Geschäftsführer der in Fellbach bei Stuttgart ansässigen Charmilles Technologies GmbH, der deutschen Tochter der Charmilles Technologies SA.

Das Robotersystem kommt mit rund 2 m² Stellfläche aus. Je nach Auslegung kann das Magazin bis zu 90 Elektroden sowie acht Werkstück-Paletten der Größe 320 mm x 320 mm aufnehmen. Bezüglich der unterschiedlichen bei den Anwendern eingesetzten Spannsysteme ist der QCRi völlig offen und damit kompatibel. „Der zum Transfer der Elektroden und Paletten an einem Roboterarm installierte Doppelgreifer kann alle marktgängigen Zubehörsysteme über deren normale Schnittstelle handhaben“, erläutert Jürgen Raschke.

Erodiermaschine und Roboter haben eine gemeinsame Steuerung, eine für alle Charmilles-Modelle verwendete Eigenentwicklung. Sie ermöglicht beispielsweise, dass nach einem Stromausfall beide Systeme wieder automatisch anlaufen. Ein in die Steuerung integrierter Automatik-Zyklus sorgt dafür, dass Dielektrikum, das nach dem Bearbeiten in den Kavitäten der Werkstücke verblieben ist, zurück in den Dielektrikums-Kreislauf entleert wird.

Die Niveauregulierung des Dielektrikums in der mit einem absenkbaren Arbeitsbecken ausgestatteten Maschine erfolgt automatisch und angepasst an die Beschaffenheit des jeweiligen Werkstücks. „So kann jedes im Magazin befindliche Werkstück ohne zusätzliche Eingriffe automatisch geladen und direkt anschließend bearbeitet werden“, erklärt Jürgen Raschke.

Der Anwender kann das Elektroden- und Werkstückmagazin während des Erodierens be- und entladen. Die Maschinen-Nutzungszeiten werden nicht beeinträchtigt. Ein weiteres Plus des Systems: Entnimmt der Anwender Elektroden oder Werkstücke manuell, werden durch dynamischen Abgleich Kollisionen vermieden.

Der Quick-Change-Roboter eignet sich nicht nur für die Roboform 35, er ist auch kompatibel zu den anderen Senkerodiermaschinen des Herstellers. „Außerdem kann er an bereits vorhandenen Maschinen des Typs Roboform 35 und der größeren Variante Roboform 55 problemlos nachgerüstet werden“, merkt Jürgen Raschke an. Die Vorzüge des QCRi scheinen immer mehr Kunden zu überzeugen: „Bereits jetzt wird rund ein Drittel aller verkauften Roboforms damit ausgerüstet – Tendenz steigend“, berichtet der Geschäftsführer.

Die für den Hochleistungsbereich konzipierte Roboform 35 soll sich für einfache wie komplexe Erodieraufgaben gleichermaßen eignen. Hauptzielgruppen sind Formenbauer und Automobil-Zulieferer. Deren Geschmack scheint sie zu treffen: „Wir haben das 35er-Modell innerhalb eines Jahres allein in Deutschland über fünfzig mal verkauft“, so Jürgen Raschke.

Die kompakte Einrichtung verfügt über einen festen Arbeitstisch und ist für bis zu 500 kg schwere Werkstücke ausgelegt. Die Fahrständer-Erodiereinheit führt alle Achsenbewegungen in X, Y und Z aus. Sie nimmt Elektroden bis zu einem Gewicht von 50 kg auf. Präzise Wälzlagerführungen in allen Achsen sollen zu hoher Bearbeitungsgenauigkeit beitragen. Die Achsen sind mit linearen Glasmaßstäben versehen, deren Auflösung in X, Y und Z 0,5 µm beträgt. „Im Bereich der Senkerodiermaschinen ist das ein Spitzenwert“, merkt Jürgen Raschke an. Eine C-Achse mit einer Auflösung von 0,001° ist Standard. „Dies ermöglicht vollwertiges Vier-Achsen-Senkerodieren an einem breiten Werkstück-Spektrum mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden“, so der Jung-Manager.

Antriebs- und steuerungstechnisch verfügt die Roboform 35 über Komponenten, die zu hoher Produktivität, Präzision und Bedienerfreundlichkeit beitragen sollen. Hierzu gehören ein leistungsstarker Generator sowie verschiedene Software-Module, mit deren Hilfe der Anwender einen anforderungsorientierten Automatisierungsgrad definieren kann:

– das Programmiersystem Program Expert, mit dem sich die Maschine sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten optimal nutzen lassen soll. Im Dialog mit dem Bediener programmiert, steuert das System alle relevanten Funktionen und greift dabei auf eine breite Palette von Bearbeitungszyklen für einfache bis anspruchsvolle Aufgaben zurück

– das Prozess-Überwachungssystem Pilot Expert, das den autonomen Betrieb der Maschine in der ein- und mehrschichtigen Fertigung kontrolliert

– das Reguliersystem Power Control Expert, das den Arbeitsstrom in Bezug auf die aktive Elektroden-Oberfläche ständig anpasst. Dies wirkt sich positiv auf Bearbeitungszeit und -qualität aus und reduziert den Verschleiß der Elektroden

– das Schutzsystem SPAC, das Kurzschlüsse unterdrückt, die Bearbeitung stabilisiert und den Wirkungsgrad des Senkerosionsprozesses erhöht

– der spezielle Funkenerosions-Prozesskreis Micro-Machining, mit dem der Anwender die Geometrie bei sehr kleinräumigen Erodierarbeiten beherrschen kann.

Die Präzision, Zuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit des Systems haben unter anderem die Foboha GmbH Formenbau in Haslach überzeugt. Von den zwölf CNC-Senkerodiermaschinen des 140-Mitarbeiter-Unternehmens sind drei Roboform 35 QCRi. „Bei Erodieraufgaben, bei denen es auf hohe Genauigkeit ankommt, setzen wir bevorzugt Charmilles-Maschinen ein“, sagt Rainer Armbruster, Technischer Geschäftsleiter bei Foboha.

Da die Anlagen rund um die Uhr im Einsatz seien, komme es vor allem auf hohe Betriebssicherheit an. „Dieser Faktor ist wesentlich wichtiger als reine Schnelligkeit“, betont der Geschäftsleiter. „Der Job soll am anderen Morgen erledigt sein – und zwar richtig.“ Da sei auch von Vorteil, dass sich die Systeme wenig anfällig gegenüber Temperaturschwankungen zeigten. Hohe Zuverlässigkeit muss jedoch hohe Leistungsfähigkeit nicht ausschließen: „Beim Einsatz von Graphit-Elektroden sind wir um rund ein Drittel schneller als bisher“, so Rainer Armbruster. Foboha arbeitet zu 85 % mit Graphit-Elektroden.

Die Anlagen seien auch deutlich anwenderfreundlicher als herkömmliche. „Das zeigt sich daran, dass die Bediener weniger Erfahrung brauchen als bisher“, erläutert der Geschäftsleiter.

„Da nicht so viele Eingaben gemacht werden müssen, vergeht auch weniger Zeit bis das System läuft.“

Nicht viel Zeit vergeht auch, bis der Kunde über seine Roboform verfügen kann: Zwischen Auftragserteilung und Ersteinsatz liegen in der Regel nicht mehr als sechs Wochen. Für eine Roboform 35 sind gut 200 000 DM zu investieren, die QCRi-Einheit kostet rund 70 000 DM, und für zusätzliche Software-Module zum Voreinstellen und Messen fallen 10 000 DM an.

Für den Anwender ist ebenfalls von Vorteil, dass er ein komplettes System aus einer Hand erhält, inklusive Beratung, Hardware, Software, Installation, Inbetriebnahme, Schulung und Service. Die Bedienungs-Schulung erfolgt beim Hersteller und ist den Kenntnis-Niveaus Anfänger, Fortgeschrittene und Umsteiger angepasst. Besonders für größere Unternehmen bietet sich die ebenfalls mögliche Wartungs-Schulung an.

Maschine Roboform 35

Abmessungen (B x T x H) mm 1900 x 1690 x 2400

Gewicht kg 2800

Verfahrwege X/Y/Z mm 350 x 250 x 300

Abmessungen Arbeitsbecken (B x T x H) mm 800 x 550 x 370

Abmessungen Tisch mm 500 x 400

max. Elektrodengewicht kg 50

max. Werkstückgewicht kg 500

max. Abmessungen

Werkstück mm 780 x 400 x 300

oder 590 x 530 x 300

Roboter QCRi

Abmessungen (B x T x H) mm 1300 x 2090 x 2480

Gewicht kg 930

Anzahl Elektroden 54 oder 90

max. Elektrodengewicht kg 20

Anzahl Paletten 4 oder 8

max. Palettengewicht kg 40

Senkerodiermaschinen Roboform 35 und Vorläufer-Modell Roboform 31 im Vergleich

Anwendung: Einbringen von Rippen in Stahlwerkstück mittels Flachelektrode aus

Feingraphit

Bearbeitungszeit:

Roboform 31

(mit konventioneller Überwachung)

269 min

Roboform 35

(mit Überwachungs-Software Pilot-Expert 3)

110 min

Zeitersparnis: 59 %

Elektroden-Abmessungen: 45 mm x 1,5 mm (H x B)

Gewünschte Erodiertiefe: 38,1 mm

Gewünschte Oberflächengüte: CH24/Ra=1,6 µm

Spülung: keine

Längenverschleiß Elektrode: 1,3 mm