Industrieroboter beim Seitensprung

Mechatronik

Robotersteuerung Ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis steht für die innovative Metallbearbeitungsmaschine Robmill. Herzstück des Systems ist ein mit modernster Technik getunter Handling-Roboter.

06. Juli 2009

Der Leistungsschub, den die österreichische Fill GmbH bei ihrer brandneuen Metallbearbeitungsstation Robmill erreicht hat, mag unglaublich vorkommen. Fakt ist, dass es dem Maschinenbauer aus Gurten – nicht nur mit der Metallbearbeitungsstation, sondern auch mit der überarbeiteten Entkernungsmaschine Swingmaster – gelungen ist, in eine neue Dimension der Produktionsqualität und Verfügbarkeit vorzustoßen. Engagierte Mitarbeiter haben ihre innovativen Ideen mit der langjährigen Erfahrung von Fill im Bau hochwertiger Produktionsmaschinen kombiniert und mit Hilfe von B&R-Technik eine neue Maschinengeneration realisiert.

Die CNC-Bearbeitungsmaschine Robmill basiert auf einem Industrieroboter und unterscheidet sich von herkömmlichen CNC-Werkzeugmaschinen vor allem durch die signifikante Kosteneinsparung. »Bei sinkenden Stückzahlen, wie sie in vielen Branchen zu beobachten sind, ist hohe Flexibilität gefragt. Genau hier trifft Robmill mit innovativem Konzept und attraktivem Preis ins Schwarze«, erklärt Matthias Gamisch, Teamleiter Produktentwicklung und Produktmanagement bei Fill.

ZWÖLF-ACHS-ROBOTER

Um die mechanischen Voraussetzungen für einen stabilen und kontrollierbaren Zerspanungsprozess zu schaffen, wurde die achsige Knickarm-Roboterkinematik eines Standard-Industrieroboters mit zusätzlichen Servostabilisierungsachsen verstärkt. Gleichzeitig konnte so die Bahngenauigkeit sowie die Vorschubgeschwindigkeit und damit die Produktivität des Roboters erhöht werden. »Uns war klar, dass wir nicht nur die Mechanik, sondern auch die Steuerungstechnik modifizieren mussten, da eine Robotersteuerung nicht für Bearbeitungsaufgaben konzipiert ist«, verdeutlicht Gamisch. »Zudem haben wir zwölf Achsen im Einsatz, die zu steuern sind. Eine Robotersteuerung stößt schon bei acht oder neun Achsen an ihre Grenzen, und der Programmieraufwand ist immens.«

Die originale Robotersteuerung wurde daher durch eine von Fill weiterentwickelte CNC-Steuerung ersetzt. Diese übernimmt die Ansteuerung des Roboters und stellt die für die CNC-Programmierung notwendigen Funktionalitäten zur Verfügung. Herzstück Steuerung ist ein Industrie-PC aus der Serie APC620 von Bernecker & Rainer.

INNOVATION Mal Zwei

Neben den technischen Anforderungen und Kostenaspekten war für Fill auch die Innovationsfreudigkeit und der Support von B&R ausschlaggebend: »Wir brauchen einen innovativen und zuverlässigen Partner, der schnell reagiert, damit wir unsere Innovationskraft voll entfalten können«, betont der Teamleiter von Fill. »Die ist umso bedeutender, da die Herausforderung für den Maschinenbau zukünftig stärker darin liegen wird, die Anforderungen, die die Mechatronik stellt, organisatorisch und technisch zu bewältigen.«

Die weiterentwickelte Entkernungsmaschine Swingmaster sm315 ist ein weiteres Beispiel für eine konstruktive und gewinnbringende Zusammenarbeit. Die vollständig überarbeitete Maschine wird zum Entsanden von Gussteilen, die nach dem Prinzip der verlorenen Form hergestellt wurden, verwendet. »Hier handelt es sich um ein Paradebeispiel für die Bedeutung der Mechatronik im Maschinenbau«, hebt Gamisch hervor. »Das mechanische Getriebe, das wir noch in der Vorgängermaschine eingesetzt haben, ist durch ein elektronisches Pendant ersetzt worden, um den Verschleiß zu minimieren.«

Die Entkernungsmaschine nutzt zwei besonders leistungsstarke Unwuchtwellen, um den Sandkern kurz nach Abschluss des Gussprozesses mittels hoher Beschleunigung von mehr als 250 m/s2 und einer großen Bewegungsamplitude zu zerschlagen, zu zerreiben und aus dem Gussteil herauszuschütteln.

POWERLINK ÜBERZEUGT

»Diese außergewöhnlichen Beschleunigungswerte und eine zulässige Zuladung bis 315 Kilogramm können wir erreichen, indem wir hochdynamische Antriebe einsetzen und einen extrem hohen Regeltakt fahren, damit auftretende Abweichungen nicht zu groß werden und die Maschine nicht beschädigt wird«, begründet Gamisch. »Die Lösung von B&R auf Basis einer Standardsteuerung mit integriertem Antriebskonzept ist für unsere Aufgabenstellung sogar noch besser geeignet als eine Konfiguration mit einer dedizierten CNC-Werkzeugmaschinensteuerung.«

Einer der Vorteile liegt in der hohen Präzision, mit der sich die eingesetzten Acopos-Servoantriebe über den Echtzeitbus Ethernet Powerlink und die Steuerung aus der X20-Serie von B&R synchronisieren lassen. »Wir hätten die Achsen auch über CAN synchronisieren können, aber Powerlink ist ein ausgezeichneter Bus und vermeidet schon im Vorfeld sehr viele Probleme, da er zum Beispiel unempfindlich gegenüber Variabilitäten in der Anwendung ist.«

Als weiteren Vorteil bewerten die Fill-Experten die Möglichkeit, die Steuerung einfach nach außen hin als Profibusgerät konfigurieren zu können. Das Unternehmen rüstet daher die Steuerung standardmäßig mit einem Basismodul aus, das optional und nur bei Bedarf mit einer Profibus DP-Master-Schnittstelle bestückt werden kann.

»Unsere Entscheidung, B&R-Produkte für diese Maschinen zu verwenden, hat sich angesichts dieser Vorteile auf der ganzen Linie als richtig herausgestellt«, wertet Markus Gadringer, der für Robmill zuständige Produktmanager. »Nicht nur wir urteilen so, das hat die äußerst positive Resonanz der Anwender deutlich gezeigt.«

Andreas Enzenbach B&R/csc

Erschienen in Ausgabe: 04/2009