Sechsachs-Roboter Stäubli TX200

Beim Tieflochbohren überzeugt der Sechsachser Stäubli TX200 mit exzellentem Bahnverhalten und hoher Steifigkeit. Bild: Stäubli

Bereits 2015, als Audi einmal mehr die Auszeichnung Werkzeugbau des Jahres erhielt, hob die Jury die herausragende Entwicklung und die teilweise Realisierung einer durchgängigen digitalen Prozesskette hervor. Ziemlich genau ein Jahr später vollzieht Audi einen weiteren entscheidenden Schritt auf dem Weg zum Werkzeugbau 4.0. Worum es dabei geht, erläutert Gereon Heidrich, Leiter Maschinentechnik im Kompetenzcenter: „Für das Einbringen der Entlüftungsbohrungen in Umformwerkzeuge kamen bislang Radialbohrwerke zum Einsatz. Die Nachteile dabei: Das Verfahren ist nicht automatisierbar, zeitintensiv und mit hohem Personalaufwand verbunden. Und: Es passt nicht zum Konzept Werkzeugbau 4.0, bei dem die digitale Vernetzung aller Prozessschritte Programm ist.“

Seit kurzem übernimmt ein hochpräziser Industrieroboter von Stäubli die Tieflochbohrungen. Er soll demnächst auch Passbohrungen und Gewindeschneidprozesse an den Umformwerkzeugen ausführen. Realisiert hat das Projekt der Anlagenbauer robot-machining aus Seligenstadt. Das Unternehmen hat sich auf Entwicklung, Konstruktion und Produktion schlüsselfertiger Roboter-Bearbeitungszentren spezialisiert und erstellte in enger Zusammenarbeit mit dem Kompetenzcenter ein Anlagenkonzept samt Prozesstechnologie, Spannvorrichtung sowie Bearbeitungstechnik.

Know-how intensive Innovationsanlage

Viel Know-how steckt in der Anlage. Auf dem rund acht Meter langen und sieben Meter breiten Roboterbearbeitungszentrum lassen sich Umformwerkzeuge aus Stahl- oder Grauguss bearbeiten. Die Werkzeugabmessungen können bis zu 4500 x 2500 x 1000 mm bei einem Gewicht von bis zu 20.000 kg betragen. Herr in der Zelle ist der Stäubli TX200, der über eine 37 kW starke Bearbeitungsspindel verfügt. Der große Sechsachser verfügt über eine Tragkraft von maximal 100 kg bei einer Reichweite von 2.194 mm. Um alle Bearbeitungspositionen anfahren zu können, ist der Roboter auf einer Verfahrachse montiert.

Bevor der Roboter mit dem Einbringen der Tieflochbohrungen beginnt, steht die Kalibrierung des Umformwerkzeuges auf dem Programm. Dazu greift sich der TX200 einen 3D-Messtaster aus dem Werkzeugmagazin und vermisst die exakte Position des Presswerkzeugs. Nach dem offline-Abgleich mit den errechneten Bohrungspositionen erfolgt noch eine letzte Simulation aller Arbeitsschritte durch den Bediener, ehe die Bohrbearbeitung beginnt.

Pro Werkzeughälfte sind zwischen 70 und 80 Entlüftungsbohrungen erforderlich. Die Ausführung einer Tieflochbohrung setzt sich aus drei Phasen zusammen, dem sogenannten Anspiegeln, einer 30 mm tiefen Pilotbohrung sowie der abschließenden Tieflochbohrung mit Durchmessern von vier bis acht Millimetern. Die Besonderheit dabei: Der Linearvorschub bei dem Tieflochbohrprozess erfolgt durch den Roboter. „Das heißt, der Roboter setzt aktiv die bis zu 120 Millimeter tiefen Entlüftungsbohrungen. Das setzt ein exzellentes Bahnverhalten und eine entsprechende Steifigkeit voraus, die nur der Stäubli Roboter mit seiner eigenentwickelten Antriebstechnik mitbringt“, so Juliane Kollecker, Projektleiterin, Abteilung Neue Geschäftsfelder Automatisierungstechnik im Kompetenzcenter.

Durchgängig digitale Prozesskette

Weiterer Vorteil: Die Positionen für die Entlüftungsbohrungen werden heute bereits bei der Werkzeugauslegung im CAD-System festgelegt und lassen sich ohne zusätzlichen Aufwand in das Offline-Programmiersystem des Roboterbearbeitungszentrum übernehmen. Die digitale Vernetzung trägt entscheidend zur Reduzierung der Durchlaufzeiten bei, wie Lisa Dilg, Projektleiterin seitens der Maschinentechnik, erklärt: „In der Vergangenheit mussten wir die Positionen für die Entlüftungsbohrungen vor Ort festlegen und mit den manuell zu bedienenden Bohrwerken einbringen. Mit dem digitalen Prozess entfällt dieser Aufwand komplett, so dass wir insgesamt eine Reduzierung der Durchlaufzeiten von rund 60 Prozent erreichen.“

Stäubli TX200
Eine Verfahrachse erweitert den Arbeitsbereich des Roboters erheblich. Bild: Stäubli

Entsprechend positiv fällt das Resümee von Gereon Heidrich über die Innovationsanlage aus: „Das Roboterbearbeitungszentrum erfüllt unsere Erwartungen im Hinblick auf die Ausführung der Entlüftungsbohrungen in vollem Umfang. Die positiven Praxiserfahrungen mit dem Roboter stimmen uns zuversichtlich, auch die Integration weiterer Bearbeitungsprozesse in naher Zukunft realisieren zu können.“