Roboter als Werkzeugmaschine

Mit dem Roboter-Bearbeitungszentrum bietet die Neu-Ulmer Wieland Anlagentechnik GmbH ein Maschinenkonzept, das spanabhebende Bearbeitung mit Industrierobotern in BAZ-Genauigkeit ermöglichen soll. Die Bedienung und Programmierung erfolgt über eine CNC-Steuerung.

Die Anlage führt exakte Bearbeitungen an geometrisch komplexen Werkstücken aus. Besonders für große Bauteile mit Freiformen und engen Fertigungstoleranzen – etwa Strukturteile – stellt das Konzept laut Hersteller eine effiziente und kostengünstige Alternative zum klassischen Bearbeitungszentrum dar. Mit der Kuka-Siemens-Schnittstelle kann der Roboter über die Sinumerik 840D sl bedient und programmiert werden. Der Maschinenbediener benötigt keine spezifischen Roboterprogrammierkenntnisse.

Es gibt verschiedene Ansätze mit Industrierobotern spanabhebend zu bearbeiten. Die Schwierigkeit dabei ist, die hohen Genauigkeitsanforderungen der Werkstücke, mit der Bahngenauigkeit der Industrieroboter zu realisieren. Trackingsysteme sind sehr aufwändig und können die Bearbeitungskräfte nur bedingt kompensieren. Mit dem Ansatz der Wieland Anlagentechnik wird der Roboter während der Bearbeitung von zusätzlichen Führungssystemen unterstützt oder bei höchsten Genauigkeitsanforderungen arretiert.

Das auf der AMB 2016 präsentierte Roboter-BAZ war für ein Aluminium-Strukturteil ausgelegt. Zwei alternierende Roboter bearbeiteten das Bauteil parallel. Das Werkstück ist am Roboter in einer Spannvorrichtung kraft- und formschlüssig gespannt und wird auch vom mechanischen Kollegen geführt. Das Teilehandling ist individuell anpassbar und wird vom Maschinenkonzept zur Verfügung gestellt. Der Roboter dockt über das Nullpunktspannsystem an einem Führungssystem an und führt den Bearbeitungsvorschub aktiv aus. Nach dem Umsetzen wird das gegenüberliegende Ende des Werkstücks auf dieselbe Weise bearbeitet.

Parallel dazu dockt der zweite Roboter an einem Spannturm an. Dieser dient dazu, das Werkstück in der entsprechenden Bearbeitungsebene zu arretieren. In dieser Position wird das Werkstück von einer Dreiachsen-Einheit mit Werkzeugwechselsystem bearbeitet. So können Bohrungen, Gewinde oder Ausklinkungen gefräst werden. Auf den Roboter selbst werden laut Wieland keine Bearbeitungskräfte übertragen. Die dabei erzielte Genauigkeit soll der eines Bearbeitungszentrums mit Palettenwechselsystem entsprechen. Um andere Ebenen zu bearbeiten, dockt der Roboter in einer anderen räumlichen Lage am Spannturm an.

Fürs Bearbeiten anderer Werkstücke müssen lediglich die Andockebenen am Spannturm gerüstet werden. Dies kann bei Bedarf ebenfalls der Roboter übernehmen. (mw)