Robotik

Günter Herkommer,

Automatisiertes Entgraten spart über 50 Prozent an Zeit

Eine Roboter-basierte Entgrat-Lösung für Generatorwellen ermöglicht eine Zeitersparnis von 50 bis 80 % gegenüber der herkömmlichen Methode. Der Clou der Anlage: ein Software- beziehungsweise Datenbank-Konzept, das die Erstellung des Bearbeitungsprogramms für den Roboter weitgehend per Offline-Programmierung und 3D-Simulation ermöglicht.

© Indat Datensysteme + Industrieautomation

Das Bearbeitungsprogramm für den Roboter wird an einem 3D-Modell der Anlage und der jeweiligen Generatorwelle offline erstellt und simuliert.

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Auf über einen Kilometer summieren sich die Konturen von bis zu 20 Metern langen Generatorwellen, wie sie zum Beispiel in Wasser- oder Braunkohle-Kraftwerken zum Einsatz kommen. Zum Teil müssen diese mehrfach bearbeitet werden. Das bislang übliche, manuelle Entgraten der zahlreichen Nuten, Gewinde, Schlitze und Bohrungen ist enorm zeitaufwendig. Deutlich schneller soll es künftig gehen, wenn solche Großrotoren in einer Roboterzelle automatisiert bearbeitet werden.

Im Mittelpunkt der Anlage fährt ein 6-Achs-Industrieroboter auf einer „Schiene“ an der bis zu 20 Metern langen und über 60 Tonnen schweren Welle entlang und entgratet die Konturen mit verschiedenen, pneumatisch angetriebenen und flexibel gelagerten Werkzeugen wie Feilen, Bürsten, Fräser, Senker und Schaber. Die Generatorwelle selbst ist auf speziellen Rollenböcken abgelegt und lässt sich während des Entgratprozesses drehen.

Der Roboter ist auf einer Schiene verfahrbar und bearbeitet die Konturen mit verschiedenen Entgrat-Werkzeugen.

© Indat Datensysteme + Industrieautomation

Über 100 unterschiedliche Wellen mit Tausenden von Bohrungen, Nuten und Schlitzen gilt es über das Jahr auf der Anlage zu bearbeiten; entsprechend wichtig war neben dem optimalen Entgrat-Ergebnis und einer deutlichen Zeitersparnis für den Prozess die Möglichkeit, die Anlage mit minimalem Aufwand und mit möglichst kurzen Stillstandzeiten zu rüsten. Da aufgrund der Vielzahl der zu bearbeitenden Konturen ein klassisches Teachen des Roboters ausschied, hat der Anlagenbauer – die Firma Indat – ein nach eigener Aussage in dieser Form bisher einmaliges Software- beziehungsweise Datenbankkonzept für ein virtuelles Teach-in entwickelt.

Das Bearbeitungsprogramm für den Roboter wird an einem 3D-Modell der Anlage und der jeweiligen Generatorwelle offline erstellt und simuliert. Alle Parameter und Einstellungen werden in einer Datenbank gespeichert. An diese sind die Prozesssteuerung und die Prozessvisualisierung angebunden. So kann der Anlagenbediener den Entgratprozess über eine komfortable WinCC-Oberfläche flexibel konfigurieren und anpassen, unter anderem kann er beispielsweise die Bearbeitungsreihenfolge wählen.

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Detail-Ansicht der Werkzeuge; sie sind pneumatisch angetrieben und nachgiebig, um ein optimales Entgrat-Ergebnis zu ermöglichen.

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Eine exakte Vermessung der zu bearbeitenden Welle bringt anschließend virtuelle und reale Welt in Übereinstimmung. Mittels Lasersensoren ermittelt der Roboter bei einer „Messfahrt“ einige ausgewählte Punkte, weitere Daten liefert eine digitale Wasserwaage. Mit diesen Ergebnissen werden die achsiale Verschiebung und die Verdrehlage der Welle ermittelt.

„Die Verknüpfung von Offline-Programmierung und flexibler Anlagenbedienung ergibt komplett neue Möglichkeiten für ein virtuelles Teach-in. Nicht nur die Stillstand- und Rüstzeiten sinken damit, sondern auch die Anlagenflexibilität und die Qualität der Bearbeitung steigen“, fasst Dirk Hablick, Vertriebsleiter Robotersysteme bei Indat, die Vorteile der neuen Anlage zusammen.

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