Innovative Robotertechnologie für die CFK u. GFK Bearbeitung. RX170 hsm

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1 Innovative Robotertechnologie für die CFK u. GFK Bearbeitung RX170 hsm

2 Stäubli Konzern Innovative Lösungen für zahlreiche Industrieanwendungen Textilmaschinen, Schnellkupplungen und Industrieroboter 1892 in der Schweiz gegründetes Industrieunternehmen im Familienbesitz Umsatz über 1 Milliarde Schweizer Franken mit über 4000 Mitarbeitern Präsent auf 5 Kontinenten durch Niederlassungen in 25 Ländern und Vertretungen in 50 Ländern

3 Die 3 Stäubli Sparten Textil Connectors Robotics Schaft- u. Exzentermaschinen Jacquardmaschinen Weberei- Vorbereitungssysteme Schönherr Teppichwebmaschinen Deimo electronic engineering Kupplungen für Flüssigkeiten und Gase Elektrische Steckverbinder (Multi- Contact) Werkzeugwechsler Spannsysteme für SGM SCARA Roboter Tragkräfte 0,5 kg 8 kg Knickarm-Industrieroboter Tragkräfte 1,7 kg kg Steuerung & Software

4 Weltweite Präsenz des Stäubli-Konzerns

5 Standard-Roboterprogramm TX40 TX60 TX60L TX90 TX90L TX90XL RX160 RX160L TX200 TX200L TX340SH TS20 TS40 TS60 TS80 TP80

6 High-Speed Roboter TP80 CFK Magnesium

7 Sonderbaureihen für spezifische Branchenlösungen GFK RX/TX paint RX/TX plastics RX/TX cleanroom RX/TX stericlean RX highspeed machining RX/TX Humid Environment

8 Bearbeiten mit Industrieroboter Technologie Anwendungen Hardware / Software

9 Bearbeiten mit Industrieroboter Trends: Kostengünstiges Bearbeiten Roboter als präzise Bearbeitungsmaschine: Flexiblere automatisierte Fertigungssysteme Bisher ungenutzte Automatisierungspotenziale voll ausnutzen. die konventionellen BAZ-Kapazitäten von Arbeiten freizustellen, die nicht die Leistungsfähigkeiten dieser Maschinen ausnutzen

10 Herkömmliche Technologie Vor- und Nachteile von Bearbeitungszentren: Vorteile Sehr hohe Genauigkeit kurze Bearbeitungszeiten Gute Steifigkeit Nachteile Hohe Investitionskosten Schwierige Integration in Fertigungsstraßen Einschränkungen des Arbeitsbereichs

11 Vor- und Nachteile von Standard-IR + Spindel Vorteile Geringere Investitionskosten Einfachere Integration in Fertigungsstraßen Gute Erreichbarkeit, dadurch weniger/kein Umspannen des Bauteils Nachteile Schlechtere Steifigkeit gegenüber BAZ Schlechtere Genauigkeit Schlechte Integration der Spindel und der Medienzuleitungen in den Roboter vernichten Erreichbarkeitsvorteile gegenüber einer klassischen WKZ Verbesserungen der Struktursteifigkeit Integration der Spindel Integration der Medienzuleitungen = Interessante Alternative für viele Prozesse mit nicht so hohen Genauigkeitsanforderungen

12 Voraussetzungen für gute Fräsroboter Lineare Getriebe Hohe Getriebeübersetzungen Steifer Aufbau Hohe Achsgeschwindigkeiten Hochauflösende Wegmesssysteme Großzügig dimensionierte Antriebe Optimale Abstimmung der Verstärkerparameter Schnelle Regelkreise

13 Stäubli JCS-Getriebe Patentierte Eigenentwicklung Spielfrei, dadurch keine Probleme bei Richtungsumkehr der Achsen Wartungsarm (Ölwechsel alle Stunden) Sehr hohe Steifigkeit Bauform speziell für den Einsatz in IR: Flache Bauform Großes Loch im Mittelpunkt der Drehachse für Kabelbaum Höchste Genauigkeit durch Selektion der Komponenten Sehr gute Linearitätseigenschaften Nahezu unzerstörbar

14 6-Achsroboter mit angeflanschter Spindel Außenliegende Versorgungsleitungen schränken den Arbeitsbereich des Roboters ein und bringen zusätzliche dynamische Momente auf die Roboterachsen die kompensiert werden müssen Durch die weite Ausladung bezüglich Drehpunkt Achse 5 treten Lastmomente auf, die häufig einen größeren Roboter als nötig erfordern. Alle Ungenauigkeiten der Achse 6 beeinflussen zusätzlich das Fräsergebnis

15 Entwicklung einer neuen Technologie Unter der Federführung des CETIM (Centre technique des industries mécaniques) ist eine Arbeitsgruppe aus verschiedenen Kompetenzbereichen gegründet worden, Lösungen für die Bearbeitung mit Industrierobotern zu entwickeln und zu testen. Projektführung Know-How in der Bearbeitung Versuchsaufbauten Entwicklung und Lieferung der Robotertechnik Bereitstellung der Spindel Firmen unterschiedlicher Tätigkeitsbereiche und Größen waren an diesem Projekt beteiligt, um eine Versuchsanlage für unterschiedliche Werkstoffe zu vollenden. Koller prototypage

16 Entwicklungsziele Lösungen zum Bearbeiten großer Werkstücke und für den flexiblen Robotereinsatz von neuen Bearbeitungsaufgaben, die bisher noch manuell erfolgen. Entwicklung neuer Bearbeitungsaufgaben mit Robotern Entwicklungen für komplexe Bearbeitungsaufgaben mit Hilfe von 3D-Bahngenerierung ohne erforderliche Nacharbeit Bearbeitung neuer Werkstoffe wie z.b. CFK, GFK, ) Kosteneinsparung

17 Anwendungsgebiete Eisenbahn Luftfahrt Werkzeugmaschinen Glasindustrie Stein Modellbau / Prototyping Nuklear Weiße Ware Automobil Schiffsbau

18 Breites Spektrum an Materialien Holz Gussteile Glas Stein Schneiden von Türen und Fenstern Stahl Bearbeiten von Schweißnähten Polystyren / Harz Bearbeiten von Windrädern Aluminium

19 Bearbeitung von CFK-Teilen

20 Bearbeitung von GFK-Teilen

21 Hardware Roboter als präzise Bearbeitungsmaschine RX170 HSM High Speed Machining Reichweite: mm Hochgeschwindigkeitsspindel im Robotervorarm integriert Komplette Versorgung im Inneren des Roboterarms: - Elektrik - Kühlung - Schmierung der Lager - Spindelkühlung - Mikroschmierung für Werkzeug Komplette Anschlüsse am Roboterfuß Schutzklasse : IP65 (67 Handgelenk) Einsatz von Überdruck im Arm (Druckeinheit optional) Beispielfilm:

22 Die Hochgeschwindigkeitsspindel Speziell entwickeltes Handgelenk zur Aufnahme der FISCHER-PRECISE Spindeln. Technologieführer Unternehmensgruppe mit 430 Beschäftigten Internationale Präsenz Controller für Spindel

23 Software VALhsm Anwendungssoftware Integrierte Schnittstelle zur Spindelansteuerung und Sicherheitsmanagement integriert im CS8 HSM Controller. Die Anwendungssoftware VALhsm beinhaltet : Bedienoberfläche für Produktion (Start/Stop) Betriebsüberwachung z.b. Druckluftversorgung Spindelansteuerung (Controller) ok Ansteuerung und Überwachung der Spindelklemmung Steuerung der Mikroschmierung Benötigte Geschwindigkeit zum Start des Bearbeitungsprozess Kontrolle der Rotationsgeschwindigkeiten der Spindel Teachsoftware und «Player» für 3D CAD Postprozessoren Stäubli liefert die Software VALhsm für Sechsachsroboter, die mit einer FISCHER-PRECISE Spindel als Verlängerung der Achse 6 ausgestattet sind.

24 Die Programmierung Teach-in Verfahren VAL3 VAL hsm Offline Programmierung über CAD CAM- Daten CAD/CAM + Robotersimulation VAL3 VAL hsm CAD/CAM APT-Datei Robotersimulation VAL3 VAL hsm Programmierung z.b. in G-Code SPS mit Bahnplanung CS8C unival Drive

25 Kompatibel mit folgenden CAD Dateien Mastercam unterstützt folgende Systeme: CATIA V4/V5 SolidWorks Unigraphics UG/NX ProEngineer ProE Autodesk Invertor/Autocad Solid Edge Cadkey Rhino 3D Mastercam unterstützt folgende Konvertierungsstandards: Parasolid Step Iges ACIS STL Dwg Dxf

26 Screenshots einer Zelle mit RobotMaster

27 Zellenbeispiel Die Bearbeitungszelle ist seit September 2007 in Betrieb. Das CETIM befindet sich in Senlis (30 Km vom Flughafen Roissy Paris entfernt).

28 Zellenbeispiel Versuchs- und Messezelle bei Stäubli Faverges

29 Zellenbeispiel

30 STÄUBLI Vorteile Die Fünf-Achs-Roboterkonzeption mit integrierter Spindel im Vorarm sorgt für eine signifikant höhere Steifigkeit des Roboterarms. Fräsversuche mit Standardroboter und Spindel als Verlängerung der 6. Achse am gleichen Werkstück im Vergleich zum 5-Achs-Bearbeitungsroboter dokumentieren die verbesserten Ergebnisse. Hochqualitäts-Spindel: Auswahl unter 2 verfügbaren Spindeln Schneller Werkzeugwechsel Schneller Spindelaustausch Integrierter Kabelbaum: Keine Beschädigungsgefahr Wiederholgenauigkeit: +/- 0,04 mm Einsatz von Überdruck im Arm für extreme Arbeitsumgebungen Bearbeitungsmöglichkeiten von harten Werkstoffen (rostfreier Stahl, Inconel 600,...) Absolutkalibrierung des Roboters

31 Testergebnisse Alle Bearbeitungsversuche wurden ohne Schneidöl durchgeführt. Die Ergebnisse sind abhängig von der Roboterkonfiguration. Vertikal Horizontal Lateral Die Ergebnisse in Bezug auf Präzision und Neupositionierung sind bei der horizontalen Werkstückberarbeitung besser.

32 Ergebnisse Material: Aluminium Vorschubgeschwindigkeit: 160mm/s Durchmesser des Fräskopfs: 20mm Frästiefe: 2mm Spindelgeschwindigkeit: U/min Bahngenauigkeit: 0.2 mm

33 Bearbeitete Teile

34 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!