Wie man die richtige Roboterpoliermaschine für Metallteile auswählt

Die Wahl der richtigen Roboter-Poliermaschine ist eine wichtige Entscheidung für Hersteller, die Schleif-, Entgratungs-, Polier- und andere Oberflächenbearbeitungsvorgänge automatisieren möchten.

Bei der Auswahl eines Roboter-Poliersystems geht es jedoch nicht nur darum, einen Industrieroboter auszuwählen und ein Polierwerkzeug anzubringen.

Die tatsächliche Leistung eines automatisierten Endbearbeitungssystems hängt von vielen Faktoren ab, darunter Werkstückmaterial, Teilegeometrie, Oberflächenanforderungen, Produktionsvolumen, Schleifwerkzeuge, Kraftsteuerung, Werkstückhalterung, Staubabscheidung und Software.

Ein System, das für eine Metallkomponente gut funktioniert, ist für eine andere möglicherweise nicht geeignet.

Bevor Hersteller in Roboter-Poliergeräte investieren, sollten sie daher den gesamten Produktionsprozess bewerten.

1. Identifizieren Sie das Werkstückmaterial

Die erste Frage ist einfach:

Welches Material muss verarbeitet werden?

Zu den gängigen Materialien zum Schleifen und Polieren mit Robotern gehören:

• Aluminium
• Edelstahl
• Messing
• Kupfer
• Stahl
• Gusseisen
• Zinklegierung

Verschiedene Materialien verhalten sich beim Schleifen und Polieren unterschiedlich.

Aluminium kann beispielsweise relativ weich sein und erfordert möglicherweise eine sorgfältige Kontrolle des Schleifdrucks.

Edelstahl kann mehrere Schleifschritte erfordern, um die erforderliche Oberflächengüte zu erzielen.

Je nach gewünschtem Erscheinungsbild sind für Messingkomponenten möglicherweise spezielle Polierscheiben und -pasten erforderlich.

Daher sollten die Schleifwerkzeuge, die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die Kontaktkraft und die Polierreihenfolge entsprechend dem tatsächlichen Material ausgewählt werden.

2. Verstehen Sie die Teilegeometrie

Die Form des Werkstücks ist einer der wichtigsten Faktoren beim Roboterpolieren.

Ein einfaches flaches Bauteil lässt sich relativ einfach verarbeiten.

Ein komplexes Casting kann Folgendes umfassen:

• Gekrümmte Oberflächen
• Innere Hohlräume
• Scharfe Kanten
• Schmale Kanäle
• Rippchen
• Ecken
• Unregelmäßige Oberflächen
• Mehrere Finishing-Bereiche

Diese Funktionen können die Zugänglichkeit des Roboters erheblich beeinträchtigen.

Vor der Auswahl einer Roboter-Poliermaschine sollten Hersteller prüfen, ob der Roboter und das Polierwerkzeug physisch alle erforderlichen Oberflächen erreichen können.

Eine auf CAD-Daten basierende Simulation kann oft dabei helfen, potenzielle Zugänglichkeitsprobleme zu erkennen, bevor Geräte hergestellt werden.

3. Definieren Sie die erforderliche Oberflächenbeschaffenheit

„Polieren“ kann je nach Anwendungsfall ganz unterschiedliche Bedeutungen haben.

Ein Hersteller muss möglicherweise nur Grate entfernen.

Ein anderer Hersteller verlangt möglicherweise eine hochglanzpolierte dekorative Oberfläche.

Zu den typischen Endbearbeitungsphasen gehören:

• Entgraten
  Entfernen von Graten, Graten und scharfen Kanten.
• Schleifen
  Entfernung von Anschnitten, Trennfugen, Gussspuren und überschüssigem Material.
• Feinschliff
  Verbesserung der Oberflächenkonsistenz und Reduzierung grober Schleifspuren.
• Oberflächenveredelung
  Erstellen einer kontrollierten Textur oder eines kontrollierten Erscheinungsbilds.
• Polieren
  Verbesserung der Glätte und visuellen Qualität.
• Spiegelpolieren
  Erzeugt bei Bedarf eine stark reflektierende Oberfläche.

Vor der Auswahl der Ausrüstung sollte der Kunde das gewünschte Ergebnis klar definieren.

Ein Roboterschleifsystem, das für den starken Materialabtrag ausgelegt ist, ist möglicherweise nicht die beste Lösung für das Endpolieren.

4. Bewerten Sie das Produktionsvolumen

Das Produktionsvolumen kann einen großen Einfluss auf die Automatisierungslösung haben.

Bei der Massenproduktion können Hersteller von einem hochautomatisierten System profitieren, das wiederholte Verarbeitungen mit begrenztem Bedienereingriff ermöglicht.

Bei der Produktion kleinerer Volumina oder einer Produktion mit hohem Mix kann Flexibilität wichtiger sein.

Das System muss möglicherweise mehrere Werkstückmodelle, unterschiedliche Vorrichtungen und unterschiedliche Polierprogramme verarbeiten.

Daher sollten Hersteller Folgendes berücksichtigen:

• Tägliches Produktionsvolumen
• Anzahl der Produktmodelle
• Produktionszykluszeit
• Schichtstruktur
• Einbindung des Betreibers
• Umstellungszeit

Das Ziel besteht nicht einfach darin, die am stärksten automatisierte Maschine zu kaufen, die es gibt.

Ziel ist es, ein System auszuwählen, das zur tatsächlichen Produktionsumgebung passt.

5. Fragen Sie, wie die Kraftkontrolle funktioniert

Eine der wichtigsten Fragen beim Kauf einer Roboter-Poliermaschine ist:

Wie steuert das System die Kontaktkraft?

Schleifen und Polieren sind kontaktbasierte Prozesse.

Wenn der Druck zu hoch ist, entfernt das Werkzeug möglicherweise zu viel Material.

Bei zu geringem Druck kann es sein, dass der gewünschte Defekt nicht vollständig beseitigt wird.

Auch die Werkstückabmessungen können von Teil zu Teil leicht variieren.

Ein kraftgesteuertes System kann die Wechselwirkung zwischen Werkzeug und Werkstück überwachen und diese Schwankungen ausgleichen.

Dies ist besonders wichtig für:

• Aluminium-Druckguss
• Komplexe Gussteile
• Gebogene Bauteile
• Dünnwandige Bauteile
• Dekorative Oberflächen
• Hochwertige Polieranwendungen

Beim Vergleich verschiedener Anbieter sollten Hersteller daher die tatsächliche Kraftregelungstechnologie bewerten und nicht nur fragen, ob das System über eine „schwebende“ Funktionalität verfügt.

6. Wählen Sie die richtigen Schleifwerkzeuge aus

Das Schleifwerkzeug ist ein weiterer wichtiger Teil des Systems.

Abhängig vom Prozess kann eine Roboter-Poliermaschine Folgendes verwenden:

• Schleifbänder
• Schleifscheiben
• Fächerräder
• Drahtbürsten
• Polierscheiben
• Polierscheiben
• Spezialschleifwerkzeuge

Verschiedene Werkzeuge ermöglichen unterschiedliche Grade des Materialabtrags und der Oberflächenveredelung.

Zum Entfernen des Angusses kann beispielsweise ein aggressives Schleifen geeignet sein, während vor dem endgültigen Polieren möglicherweise ein feineres Schleifmittel erforderlich ist.

Auch die Standzeit des Werkzeugs sollte berücksichtigt werden.

Ein kostengünstiges Schleifwerkzeug führt möglicherweise nicht unbedingt zu den niedrigsten Gesamtproduktionskosten, wenn es häufig ausgetauscht werden muss.

Hersteller sollten Folgendes bewerten:

Standzeit + Bearbeitungszeit + Oberflächenqualität + Austauschkosten

anstatt nur auf den Kaufpreis des Schleifmittels zu achten.

7. Berücksichtigen Sie Werkstückhalterungen und Vorrichtungen

Selbst ein fortschrittlicher Roboter kann eine schlecht konstruierte Vorrichtung nicht kompensieren.

Beim Schleifen und Polieren muss das Werkstück stabil bleiben.

Eine gute Vorrichtung sollte Folgendes bieten:

• Stabile Positionierung
• Wiederholbares Spannen
• Einfaches Be- und Entladen
• Ausreichender Zugang für das Polierwerkzeug
• Minimale Beeinträchtigung der Verarbeitungsbereiche

Für Hersteller mit mehreren Produkten können flexible Vorrichtungssysteme die Umrüstzeit verkürzen.

Daher sollte das Vorrichtungsdesign zusammen mit der Roboterbahnplanung berücksichtigt werden.

8. Überprüfen Sie die Reichweite und Nutzlast des Roboters

Der Roboter muss für die Anwendung über ausreichende Reichweite und Nutzlastkapazität verfügen.

Allerdings sollte die Roboterauswahl nicht nur auf diesen beiden Spezifikationen basieren.

Das Gesamtsystem muss Folgendes berücksichtigen:

Roboter + Werkzeug + Spindel + Kraftsensor + Kabelpaket + Werkstück

Das kombinierte Gewicht und die dynamische Bewegung müssen innerhalb des geeigneten Arbeitsbereichs des Roboters bleiben.

Der Roboter benötigt außerdem ausreichend Flexibilität, um die erforderlichen Bearbeitungsbereiche zu erreichen, ohne ungünstige Winkel oder übermäßige Gelenkbewegungen zu erzeugen.

9. Bewerten Sie die Anforderungen an die maschinelle Bildverarbeitung

Eine Sehkraft ist möglicherweise nicht für jede Anwendung erforderlich.

Wenn ein Werkstück mit einer Vorrichtung mit hoher Wiederholgenauigkeit immer in genau der gleichen Position geladen wird, kann eine herkömmliche Positionierung ausreichend sein.

Allerdings kann maschinelles Sehen zusätzliche Flexibilität bieten, wenn:

• Die Werkstückpositionierung variiert
• Es werden mehrere Produktmodelle verarbeitet
• Manuelles Laden ist erforderlich
• Gussmaße variieren
• Unterschiedliche Ausrichtungen müssen erkannt werden

Ein Bildverarbeitungssystem kann helfen, die tatsächliche Position des Werkstücks vor der Bearbeitung zu ermitteln.

In Kombination mit der Kraftsteuerung kann es den Roboter-Oberflächenbearbeitungsprozess anpassungsfähiger machen.

10. Ignorieren Sie nicht die Staubabsaugung

Die Staubabsaugung ist eines der wichtigsten unterstützenden Systeme beim Schleifen und Polieren mit Robotern.

Beim Schleifen von Metallkomponenten können feine Partikel entstehen, die wirksam kontrolliert werden müssen.

Eine automatisierte Polierzelle kann daher Folgendes umfassen:

• Geschlossener Verarbeitungsbereich
• Industrieller Staubsammler
• Filtersystem
• Leitungen
• Spark-Management
• Überwachungssysteme
• Sicherheitsverriegelungen

Das Schleifen von Aluminium erfordert besondere Aufmerksamkeit beim Staubmanagement, da feiner Aluminiumstaub unter bestimmten Bedingungen eine Verbrennungsgefahr darstellen kann.

Daher sollte die Staubabscheidung als Teil des gesamten Gerätedesigns bewertet werden.

11. Testen Sie echte Werkstücke vor der Bestellung

Eine der effektivsten Möglichkeiten, eine Roboterpolierlösung zu bewerten, besteht darin, die tatsächlichen Werkstücke des Kunden zu testen.

Ein Lieferant kann Folgendes bewerten:

• Werkstückgeometrie
• Material
• Gratzustand
• Gussfehler
• Erforderliche Schleiftiefe
• Oberflächenrauheit
• Erforderlicher Poliergrad
• Zykluszeit
• Werkzeugauswahl

Der Test kann dann feststellen, ob das vorgeschlagene System das erforderliche Ergebnis erzielen kann.

Dies ist besonders wichtig bei komplexen Gussteilen.

Eine Maschine sieht in einem Demonstrationsvideo möglicherweise beeindruckend aus, erfordert aber dennoch erhebliche Anpassungen für eine bestimmte Komponente.

12. Bewerten Sie die Gesamtkosten, nicht nur den Maschinenpreis

Der anfängliche Maschinenpreis ist nur ein Teil der Gesamtinvestition.

Hersteller sollten außerdem Folgendes berücksichtigen:

• Schleifmittelverbrauch
• Strom
• Wartung
• Werkzeugwechsel
• Ausfallzeit des Roboters
• Betreiberanforderungen
• Vorrichtungskosten
• Staubsammlung
• Ersatzteile
• Programmierung und Integration

Ein etwas teureres Roboterpoliersystem kann zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten führen, wenn es eine bessere Stabilität, eine längere Werkzeuglebensdauer, eine einfachere Wartung und eine höhere Produktionseffizienz bietet.

13. Berücksichtigen Sie zukünftige Produktionsanforderungen

Eine Roboter-Poliermaschine soll künftige Produktionsanforderungen optimal unterstützen.

Hersteller können neue Produktmodelle einführen, Produktionsmengen erhöhen oder andere Oberflächenveredelungen verlangen.

Fragen Sie bei der Bewertung eines Systems:

• Können neue Produkte hinzugefügt werden?
• Können Polierprogramme geändert werden?
• Können zusätzliche Tools integriert werden?
• Kann das Vorrichtungssystem verschiedene Komponenten aufnehmen?

Eine flexible Automatisierungsplattform kann langfristig mehr Wert bieten als ein System, das nur auf ein Produkt ausgelegt ist.

Eine praktische Checkliste vor dem Kauf

Vor der Auswahl einer Roboter-Poliermaschine können Hersteller die folgende Checkliste nutzen:

Werkstück

• Welches Material wird verarbeitet?
• Was sind die Abmessungen?
• Wie hoch ist das Gewicht?
• Was ist die Geometrie?
• Wo sind die Grate oder Gussspuren?

Verfahren

• Ist Entgraten erforderlich?
• Schleifen?
• Oberflächenveredelung?
• Polieren?
• Spiegelpolieren?

Produktion

• Wie viele Stücke werden pro Tag produziert?
• Wie viele Produktmodelle werden benötigt?
• Was ist die angestrebte Zykluszeit?
• Wie viel Handarbeit ist derzeit erforderlich?

Automatisierung

• Ist eine Kraftkontrolle erforderlich?
• Ist maschinelles Sehen erforderlich?
• Wie soll das Werkstück positioniert werden?
• Wie wird der Werkzeugverschleiß gemanagt?
• Wie erfolgt die Produktumstellung?

Sicherheit

• Welcher Staub entsteht?
• Welches Staubsammelsystem ist erforderlich?
• Welches Gehäuse wird benötigt?
• Welche Sicherheitsstandards gelten?

Die Beantwortung dieser Fragen vor der Geräteauswahl kann das Risiko, sich für eine ungeeignete Automatisierungslösung zu entscheiden, deutlich reduzieren.

Die richtige Roboter-Poliermaschine ist ein Komplettsystem

Der wichtigste Grundsatz beim Kauf von Roboter-Poliergeräten besteht darin, den gesamten Prozess und nicht nur den Roboter allein zu bewerten.

Eine hochwertige automatisierte Oberflächenveredelungslösung sollte Folgendes integrieren:

Roboter + Kraftsteuerung + Schleifwerkzeuge + Vorrichtung + Steuerungssystem + Staubabsaugung + Prozessprogrammierung

Jede Komponente beeinflusst das Endergebnis.

• Der Roboter sorgt für Bewegung.
• Das Schleifwerkzeug führt den Materialabtrag durch.
• Das Gerät behält seine Positionierung bei.
• Force Control verwaltet den Kontakt.
• Das Leitsystem koordiniert den Prozess.
• Die Staubabsaugung verwaltet die Arbeitsumgebung.
• Die Prozessprogrammierung verwandelt alle diese Komponenten in einen wiederholbaren Produktionsvorgang.