Innovative Steuerung und Programmierung von Industrierobotern zur Steigerung der Bauteilequalität

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Zur spanenden Bearbeitung von Bauteilen mit komplexen Geometrien und mittleren Genauigkeitsanforderungen fehlt bis heute ein technologisch und wirtschaftlich geeignetes Maschinenkonzept. Dies bedingt entweder den Einsatz von großen und teuren Werkzeugmaschinen oder aber teure und aufwendige manuelle Arbeitsschritte, welche aus Sicht der Prozesssicherheit und reproduzierbaren Qualität Nachteile besitzen. Ein innovativer Ansatz zur Realisierung eines technologisch wie auch wirtschaftlich hierfür geeigneten flexiblen Maschinenkonzepts, kann auf Industrieroboterstrukturen basieren.Das Projekt „Innovative Programmierung und Steuerung von Industrierobotern zur Steigerung der Bearbeitungsqualität“ zielt auf die Weiterentwicklung der offline Programmierung und Bearbeitung mit Industrierobotern ab und zeigt neue Entwicklungsansätze am Beispiel der Prozesskette „Gussbauteilbearbeitung“ auf. Gerade bei Gussteilen liegt nach Abguss erhebliche Streuung der Ist-Geometrie von bis zu einem Millimeter infolge von Gussschwund und von Formverschleiß vor. Ein weiteres Problem ist das infolge Form-Trennstellen und Angussysteme vorliegende überschüssige Gussmaterial, welches entfernt werden muss. Hierfür wird ein Referenzbauteil erstellt, welches als Basis für die Bearbeitung der Produktionsbauteile dient. Die Entwicklungsarbeiten im vorliegenden Projekt laufen entlang der Prozesskette zur Verbesserung der Gussteilbearbeitung (Abbildung 1). Um die automatische Bearbeitung der Gussteile zu ermöglichen, wird die Geometrie der Bauteile eingescannt und in einem Volumenrückführungsverfahren in ein featurebasiertes CAD-Modell überführt. Mit Hilfe der exakten Bauteilgeometrie kann der Fräsprozess generiert und simuliert werden. Durch Kenntnis der Bearbeitungskräfte und des Nachgiebigkeitsverhaltens der Roboterstruktur kann durch eine offline Kompensation der Bahnabdrängung entgegengewirkt werden. Prozessinformationen aus einem Expertensystem unterstützen die Bearbeitung in stabilen Bereichen, ohne Rattererscheinungen, und sorgen für die Einhaltung der Bearbeitungstoleranzen. Um bei der Bearbeitung von Freiformflächen bessere Fertigungsqualität und höhere Geschwindigkeit zu erreichen wird in diesem Projekt eine Methode zur Spline-Generierung und zur Interpolation erarbeitet, welche die Maschinenattribute (Geschwindigkeit, Beschleunigung) berücksichtigt. Abschließend werden die bearbeiteten Bauteile vermessen und die Analyseergebnisse zur Optimierung für Iterationsschritte innerhalb der Prozesskette zurückgeführt.