Das Roboterpolieren ist für Hersteller, die sich immer wieder wiederholende Schleif-, Enthaubungs- und Oberflächenbearbeitungsabläufe automatisieren möchten, immer wichtiger geworden.Einfache Installation eines Industrieroboters garantiert nicht automatisch eine stabile Polierqualität.
Eine der größten Herausforderungen bei der automatisierten Oberflächenveredelung ist die Steuerung der Kontaktkraft zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Werkstück.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Roboteranwendungen wie Materialbearbeitung oder Montage erfordern Schleifen und Polieren einen kontinuierlichen physischen Kontakt mit dem Werkstück.Selbst eine geringe Abweichung der Abmessungen des Werkstücks, Gießtoleranzen, Werkzeugverschleiß oder Oberflächengeometrie können das Endergebnis erheblich beeinflussen.
Deshalb wird die Kraftkontrolle zu einer wesentlichen Technologie in modernen robotergestützten Poliermaschinen.
Warum traditionelle Robotersteuerung nicht ausreicht
Die meisten Industrieroboter sind in erster Linie für eine genaue Positions- und Bewegungssteuerung konzipiert, die eine programmierte Flugbahn wiederholt und genau verfolgen kann.
Bei der Oberflächenveredelung geht es jedoch nicht nur darum, einem vorgegebenen Weg zu folgen.
Betrachten wir ein Metallgusswerk mit einer geringen Abweichung der Abmessungen.aber der tatsächliche Kontakt zwischen dem Polierrad und dem Werkstück kann sich von einem Teil zum anderen ändern.
Wenn der Roboter zu viel Druck ausübt, kann es zu mehreren Problemen kommen:
- Übermäßige Materialentfernung
- Ungleichmäßige Oberflächenbearbeitung
- Sichtbare Schleifspuren
- Schäden an Kanten und Ecken
- Frühzeitiger abrasiver Verschleiß
- Mehr Ablehnung und Nachbearbeitung
Ist die Berührungskraft zu gering, kann der Roboter möglicherweise nicht in der Lage sein, Risse, Gießspuren, Trennlinien oder andere Oberflächenfehler vollständig zu entfernen.
Dadurch kann ein Roboter dieselbe programmierte Bewegung wiederholt ausführen und dabei unterschiedliche Fertigungsergebnisse erzielen.
Dies ist einer der grundlegenden Unterschiede zwischen herkömmlicher Roboterautomatisierung und einem ordnungsgemäß konzipierten Roboterschleif- und Poliersystem.
Was ist Kraftkontrolle beim Roboterpolieren?
Durch die Kraftregelung kann das Robotersystem auf den tatsächlichen Kontakt zwischen dem Polierwerkzeug und dem Werkstück reagieren.
Anstatt nur die Position des Roboters zu steuern, überwacht das System die Wechselwirkungskraft und passt die Bewegung des Roboters oder die Verarbeitungsparameter entsprechend an.
Das Grundkonzept kann wie folgt zusammengefaßt werden:
Roboterbewegung + Kraftrückkopplung + Prozesssteuerung = einheitlichere Oberflächenveredelung
Wenn das Polierwerkzeug auf eine Veränderung der Werkstückoberfläche trifft, kann das System die Veränderung kompensieren, anstatt weiterhin genau die gleiche Bewegung und den gleichen Druck auszuüben.
Dies ist besonders bei der Verarbeitung von Gießwaren und komplexen Metallbauteilen von Bedeutung.
Warum die Kraftkontrolle bei Aluminiumguss wichtig ist
Das Aluminiumgusswerk ist ein Beispiel, bei dem die Kraftkontrolle einen wesentlichen Unterschied machen kann.
Aluminiumkomponenten können Folgendes enthalten:
- Trennlinien
- Blitz
- Türen
- Schürfen
- Gießmarken
- Oberflächenunregelmäßigkeiten
- Abmessungsänderungen
Gleichzeitig ist Aluminium im Vergleich zu vielen Stahlmaterialien relativ weich, weshalb eine übermäßige Schleifkraft zu viel Material entfernen oder unerwünschte Oberflächenmarkierungen verursachen kann.
Ein herkömmlicher Roboter mit festem Weg kann Probleme haben, wenn sich das eigentliche Werkstück leicht vom programmierten Modell unterscheidet.
Eine kraftgesteuerte Roboterpoliermaschine kann die Verarbeitungskraft an die tatsächlichen Kontaktbedingungen anpassen.
Dies ermöglicht es den Herstellern, Vorgänge wie:
- Aluminiumguss enthaubend
- Entfernung des Tores
- Schleifen an der Trennlinie
- Veredelung der Kanten
- Oberflächenschleifen
- Vorpolieren
- Endpolieren
Kraftkontrolle und Werkzeugverschleiß
Schleifwerkzeuge bleiben während der gesamten Produktion nicht in exakt demselben Zustand.
Schleifgürtel, Schleifräder, Schleifräder, Polierräder und Poliermaterialien verschleiern sich im Betrieb allmählich.
Mit zunehmendem Verschleiß des Werkzeugs können sich sein Durchmesser, die Oberflächenverhältnisse, die Schneidleistung und die Berührungsmerkmale ändern.
Dies stellt eine weitere Herausforderung für das Robotermahlen dar.
Wenn das System sich ausschließlich auf eine feste Position und einen festen Verarbeitungsweg stützt, kann Werkzeugverschleiß schließlich zu einer inkonsistenten Materialentfernung führen.
Die Kraftkontrolle bietet eine weitere Prozesskompensationsschicht.
Durch die Überwachung des Kontaktzustands kann das Robotersystem eine stabilere Wechselwirkung mit dem Werkstück beibehalten, auch wenn sich das Schleifwerkzeug während der Produktion ändert.
Dies kann den Herstellern helfen, eine gleichbleibendere Oberflächenveredelung über längere Produktionsläufe hinweg zu erreichen.
Kraftkontrolle gegen schwimmende Mechanismen
Es ist wichtig, die wahre Kraftregelung von einfachen mechanischen oder pneumatischen schwimmenden Mechanismen zu unterscheiden.
Ein schwimmender Mechanismus kann die Übereinstimmung zwischen Werkzeug und Werkstück gewährleisten, was für die Absorption kleiner Schwankungen nützlich sein kann.
Die Einhaltung der Vorschriften allein bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass das System die tatsächliche Verarbeitungsleistung aktiv messen und steuern kann.
Ein modernes Roboterpoliersystem kann Folgendes kombinieren:
- Kraftempfindung
- Bewegungssteuerung des Roboters
- Steuerung von Werkzeugen
- Positionsrückmeldung
- Prozessparameter
- Softwarealgorithmen
Zusammen ermöglichen diese Technologien dem System eine dynamische Reaktion auf Veränderungen beim Schleifen und Polieren.
Für Hersteller, die eine robotergestützte Poliermaschine bewerten, kann es daher wichtiger sein, zu fragen, wie das System die Berührungskraft verwaltet, als einfach zu fragen, welche Robotermarke installiert ist.
Sicht und Kraftkontrolle kombinieren
Die Kraftkontrolle ist nicht die einzige Technologie, die die Oberflächenbearbeitung von Robotern verändert.
Das Bildverständnis kann helfen, den Standort und die Ausrichtung des Werkstücks vor der Bearbeitung zu ermitteln.
Ein Sehsystem kann verwendet werden, um Folgendes auszugleichen:
- Fehler bei der Positionierung des Werkstücks
- Abweichungen der Befestigungen
- Unterschiedliche Ausrichtung der Teile
- Änderungen zwischen den Chargen
Die Kraftkontrolle steuert dann die physikalische Wechselwirkung zwischen Werkzeug und Werkstück.
Die Kombination kann besonders nützlich sein für Hersteller, die mehrere Modelle oder Bauteile mit relativ hoher Abmessungsvariation verarbeiten.
Ein vereinfachter automatisierter Workflow kann wie folgt aussehen:
Beförderung → Sichterkennung → Positionskorrektur → Roboterschleifen → Kraftgesteuertes Polieren → Inspektion → Entladen
Dieser Ansatz kann die Abhängigkeit von einer perfekt wiederholbaren manuellen Positionierung verringern.
Anwendungen jenseits von Aluminium
Obwohl Aluminiumguss eine wichtige Anwendung darstellt, können kraftgesteuertes Robotermahlen und Polieren auch für viele andere Metallkomponenten verwendet werden.
Zu den typischen Anwendungen gehören:
- Sanitäre Geräte aus Edelstahl
- Bauteile aus Messing
- Kupferwaren
- Aluminiumgusswaren
- Komponenten für Pumpen und Ventile
- Fahrzeugkomponenten
- Teile von Maschinen
- Hardwareprodukte
- Industrieguss
Die erforderlichen Prozessparameter variieren je nach Material, Geometrie, Schleifwerkzeug und erforderlicher Oberflächenqualität.
Zum Beispiel kann eine Messingkomponente eine andere Polierfolge als ein Edelstahlguss erfordern, während ein komplexes Aluminiumgehäuse eine Kombination aus Entgratung, Schleifen,und Polieren.
Was sollten Hersteller prüfen?
Bei der Auswahl eines robotergestützten Poliersystems sollten die Hersteller nicht nur den Roboter selbst betrachten.
Zu den wichtigen Fragen gehören:
- Wie wird die Kontaktkraft gemessen?
Das System sollte eine klare Erklärung dafür liefern, wie Gewalt erkannt und gesteuert wird. - Wie kompensiert das System die Variation des Werkstücks?
Echte Gussformen sind selten mit einem perfekten CAD-Modell identisch. - Wie wird mit Werkzeugverschleiß umgegangen?
Schleifwerkzeuge ändern sich während der Produktion und das System sollte dies berücksichtigen. - Kann die Maschine verschiedene Werkstücke verarbeiten?
Für Hersteller mit mehreren Produktmodellen kann Flexibilität ein wichtiger Faktor sein. - Wie wird mit Staub umgegangen?
Durch das Schleifen und Polieren können erhebliche Mengen Metallstaub entstehen.
Die Zukunft der robotierten Oberflächenveredelung
Die Entwicklung von Robotermaschinen zum Schleifen und Polieren geht über einfache, sich wiederholende Bewegungen hinaus.
Die künftigen Systeme werden zunehmend
Robotik + Kraftkontrolle + Bildverarbeitung + intelligente Prozessüberwachung
Das Ziel ist es nicht, einen Roboter einfach so zu machen, wie ein menschlicher Bediener.
Das eigentliche Ziel ist es, einen Oberflächenveredelungsprozess zu schaffen, der Variationen verstehen, auf sich ändernde Bedingungen reagieren und eine stabile Produktionsqualität aufrechterhalten kann.
Für Hersteller, die mit steigenden Arbeitskosten, Mangel an Mitarbeitern, inkonsistenten manuellen Veredelungen und steigenden Qualitätsanforderungen konfrontiert sind,Dieser Übergang kann einen praktischen Weg zur automatisierten Produktion bieten.
Schlussfolgerung
Eine robotergestützte Poliermaschine ist viel mehr als ein Industrie-Roboter, der mit einem Polierwerkzeug ausgestattet ist.
Bei der Schleif-, Entgrat- und Oberflächenbearbeitung kann die Fähigkeit, die Wechselwirkung zwischen Werkzeug und Werkstück zu steuern, einen großen Einfluss auf die Endproduktqualität haben.
Die Kraftkontrolle kann dazu beitragen, die Variation des Werkstücks, den Verschleiß des Werkzeugs und die Veränderungen der Oberflächengeometrie auszugleichen, wodurch das Robotermahlen und Polieren stabiler und wiederholbarer wird.
Für Hersteller, die eine Automatisierung in Betracht ziehen, sollte die Schlüsselfrage nicht einfach sein:
Kann ein Roboter mein Produkt polieren?"
Stattdessen ist die bessere Frage:
Kann das komplette Roboterpoliersystem den Prozess konsequent steuern und die von mir gewünschte Oberflächenqualität erreichen?"
Hier wird die Kraftkontrolle zu einem wesentlichen Bestandteil der modernen Roboteroberflächenbearbeitung.
