Auf Basis des von ABB entwickelten Konzepts Integrated Force Control (FC) können Roboter beim Bearbeiten und Handhaben von Werkstücken „eigenständig“ lernen. Sie detektieren die geometrischen oder mechanischen Bedingungen und passen ihre Bahn oder Geschwindigkeit entsprechend an. Dies erweitert das Einsatzspektrum von Robotern beträchtlich. Ein Anwendungsfeld bildet die spanende Bearbeitung, wie das Beispiel des Automobilzulieferers MWS Garching zeigt.
MWS Garching stellt Aluminiumgussteile wie Motorträger, Differenzialgehäuse und Ölwannen im Sandguss-Verfahren her. Das Sägen und Fräsen der Gussteile erfolgt in einer Roboterzelle. Zum Bearbeiten schwenkt ein Positionierer die Gussteile in die Roboterzelle ein, wo sie ein IRB 6660-Roboter von ABB bearbeitet.
Dessen Besonderheit ist die Integrated Force Control (FC), die auf der Kombination eines Kraft- und Drehmomentsensors mit der FC-Software basiert. Dazu ist zwischen dem Roboter-Handgelenk und dem Endeffektor (zur Aufnahme der Bearbeitungswerkzeuge) der Kraft- und Drehmomentsensor Omega 190 integriert. Dieser liefert der Software die erforderlichen Daten, um auf Basis der geometrischen oder mechanischen Bedingungen die Bahn oder Geschwindigkeit anzupassen.
Der Sensor signalisiert dabei dem Roboter, ob er relativ zu den vorgegebenen Daten einen zu hohen oder zu niedrigen Anpressdruck erzeugt oder sich abweichend von der vorgesehenen Bahn bewegt. So kann er die Bahn in Echtzeit korrigieren. Damit lassen sich sogar komplexe Aufgaben automatisieren, die vorher qualifiziertes Personal oder aufwändige Sondermaschinen benötigten.
Spanabhebende Bearbeitung
Beim Bearbeiten kommt je nach Aufgabenstellung die Funktion FC Pressure oder FC Speed Change zum Einsatz. Mit FC Pressure übt der Roboter einen definierten, konstanten Anpressdruck aus und folgt so statt einer festgelegten Bahn der realen Werkstückkontur. Diese Fahrweise ist prädestiniert für Schleif- und Polierarbeiten. Beim Entgraten spielt FC Speed Change die Hauptrolle. Sie sorgt dafür, dass der Grat komplett abgetragen wird – bei Bedarf in mehreren Durchläufen. Beide Funktionen reduzieren bei anspruchsvollen Bearbeitungen die Programmier- und Zykluszeiten und vermeiden Schäden an Bauteilen und Werkzeugen.
Erprobt sind auch Lösungen der Montage: Mit FC lassen sich die Roboter so programmieren, dass sie die Bewegungen eines menschlichen Arms nachahmen können. Des Weiteren führen mit FC ausgestattete Roboter Mess- und Prüfoperationen aus. Mit FC lassen sich darüber hinaus feinfühlige Montageapplikationen sowie Mess- und Prüfoperationen ausführen.
Laut Steffen Klan, Abteilungsleiter Arbeitsvorbereitung und Projektmanagement bei MWS, haben sich die Zyklus- und Programmierzeiten um bis zu 20 Prozent reduziert. Das schonende Bearbeiten der Gussteile steigert die Haltbarkeit der Werkzeuge und der Spindel sowie die Genauigkeit der Roboterachsen. Vor allem erhöht sich die Bearbeitungsqualität, denn der Roboter verändert die Geschwindigkeit adaptiv bei sich verändernden Prozesskräften. ■
ABB Automation GmbHwww.abb.de/robotics
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