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Das gesamte Roboter-BAZ wird über die CNC-Steuerung verwaltet und kann vom Leitrechner aus überwacht und gesteuert werden. Dies ist ein weiterer Schritt in Richtung Industrie 4.0. Bild: Wieland

Wieland Anlagentechnik bietet individuelle Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben im Werkzeugmaschinenbau. In der spanabtragenden Bearbeitung komplexer Bauteile liegt die Kernkompetenz des Unternehmens. Das modulare Baukastensystem ermöglicht eine maximale Kundenorientierung bei der Entwicklung neuartiger Maschinenkonzepte. Neben dem klassischen Werkzeugmaschinenbau ist die Wieland Anlagentechnik im Bereich Robotik aktiv. Mit dem Roboter-Bearbeitungszentrum (BAZ) zeigt die Wieland ein Maschinenkonzept, das spanabhebende Bearbeitung mit Industrierobotern in BAZ-Genauigkeit ermöglicht. Die Bedienung und Programmierung erfolgt über eine CNC-Steuerung.

Das Roboter-BAZ bietet die Möglichkeit, exakte Bearbeitungen an geometrisch komplexen Werkstücken auszuführen. Besonders für große Bauteile mit Freiformen und engen Fertigungstoleranzen - wie beispielsweise Strukturteile - stellt das Maschinenkonzept eine effiziente und kostengünstige Alternative zu einem 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 bieten Lösungsansätze, die Genauigkeit der Roboter zu erhöhen. Diese sind jedoch 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.

Ein Roboter-BAZ ist beispielsweise für ein Aluminium-Strukturteil ausgelegt, das im Karosseriebau zum Einsatz kommt. Das Werkstück ist dabei vom Roboter geführt, somit ist das Werkstückhandling individuell anpassbar und wird vom Maschinenkonzept zur Verfügung gestellt. Am Roboter ist das Werkstück in einer Spannvorrichtung kraft- und formschlüssig gespannt. Die Spannvorrichtung ist mit Nullpunktspannsystemen ausgestattet. Zwei alternierende Roboter bearbeiten das Werkstück parallel. Jeder Roboter führt alle Schritte der Prozesskette aus.

Im ersten Arbeitsschritt wird das Strukturteil beidseitig mit einem Sägeblatt abgelängt und mit schrägen Fügeschnitten versehen. 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. Der Spannturm dient dazu, das Werkstück in der entsprechenden Bearbeitungsebene zu arretieren. In dieser Position wird das Werkstück von einer Dreiachs-Einheit mit Werkzeugwechselsystem bearbeitet. So können Bohrungen, Gewinde oder Ausklinkungen gefräst werden. Auf den Roboter selbst werden keine Bearbeitungskräfte übertragen. Die dabei erzielte Genauigkeit entspricht der eines Bearbeitungszentrums mit Palettenwechselsystem.

Für die Bearbeitung anderer Ebenen dockt der Roboter in einer anderen räumlichen Lage am Spannturm an. Das Werkstück verbleibt während der kompletten Bearbeitung in der Spannvorrichtung. Nachdem die Bearbeitungen an den einzelnen Stationen - Sägen und Fräsen - ausgeführt wurden, setzen die Roboter an die jeweils andere Bearbeitungsstation um und führen die verbleibenden Prozessschritte aus. Für die Bearbeitung anderer Werkstücke müssen lediglich die Andockebenen am Spannturm gerüstet werden. Dies kann bei Bedarf ebenfalls vom Roboter übernommen werden.

Die Spindeleinheiten und Schlitteneinheiten stammen aus dem Standard-Portfolio der Wieland Anlagentechnik und werden auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst. Durch den modularen Aufbau lassen sich komplexe Aufgabenstellungen effizient mit Standardbaugruppen realisieren. Das Roboter-BAZ der Wieland Anlagentechnik bietet die Möglichkeit große Teilefamilien mit mittlerer bis hoher Stückzahl vollflexibel und automatisiert zu bearbeiten. Die Bearbeitungsgenauigkeit wird durch etablierte Führungssysteme hergestellt. Das gesamte System wird über die CNC-Steuerung verwaltet und kann vom Leitrechner aus überwacht und gesteuert werden. Dies ist ein weiterer Schritt in Richtung Industrie 4.0.