Schleifmaschine mit integriertem Lader reduziert Platzbedarf um 40%

Das Unternehmen Curtis Machine Tools mit Sitz nahe Colchester in Großbritannien hatte am Markt Bedarf für Rundschleifmaschinen mit schnellen, flexiblen und preisgünstigen automatischen Werkstückwechseleinrichtungen festgestellt. Daraufhin entwickelte es eine Maschine mit einem Handlingsystem, das komplett in das Schleifzentrum integriert ist. Beim automatischen Ladersystem fiel die Wahl auf eine dreiachsige Konfiguration, bestehend aus Compact-Modulen CKK mit Kugelgewindetrieb von Rexroth.

Schleifmaschinen-Automatisierung gefragt

Das Leistungsangebot des Maschinenbauers Curtis Machine Tools umfasst unter anderem die Automatisierung großer Schleifzentren durch Roboter-Ladersysteme. Die ersten automatisierten Lader bestanden in der Regel aus einer einzelnen Servoachse mit Pneumatikeinrichtungen für die Auf- und Abbewegung.

Dieses System war gegenüber der manuellen Beladung zwar eine enorme Verbesserung, stellte aber eine sperrige Ergänzungslösung dar, die zusätzliche Stellfläche in Anspruch nahm. Um dieses Problem zu lösen, setzte das Unternehmen neu an und entwickelte eine voll integrierte Maschine: die Vector.

Im Vorfeld dieses Konstruktionsprojekts führten die Ingenieure von Curtis Machine Tools eine Kundenbefragung durch. Sie ergab, dass 95% aller in großen Stückzahlen zu schleifenden Komponenten eine Länge von unter 100 mm haben. Daraufhin wurde die maximale Größe der schleifbaren Komponenten bewusst begrenzt, was die Konstruktion einer effizienten, kompakten Maschine mit kurzen Wegen zwischen dem Schleif- und Laderbereich ermöglichte.

Mehrere Lösungen für Ladesysteme analysiert

Für den Lader zogen die Ingenieure anschließend verschiedene technische Lösungen in Betracht:

-Ein einfaches pneumatisches Pick-and-place-System ist zwar kostengünstig, ermöglicht aber nur Punkt-zu-Punkt-Bewegungen und ist damit für Palettiersysteme nicht geeignet.

-Automatische Fünf-Achs-Roboter werden in großen Stückzahlen für die Automobilindustrie hergestellt und sind daher relativ kostengünstig. Der Nachteil dieser Möglichkeit bestand darin, dass die Roboter, die man in der Nähe des Schleifbereichs hätte positionieren können, nicht den gewünschten Pick-and-place-Bereich abdeckten.

-Um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, entschieden sich die Ingenieure für ein dreiachsiges Bewegungssystem und wählten dafür die Compact-Module CKK mit Kugelgewindetrieb von Rexroth.

Als praxiserprobte, wartungsarme Technik bieten die Compact-Module hohe Steifigkeit und eine ausgezeichnete Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Die Module mit Antriebseinheit und Steuerung sind wahlweise mit Kugelgewindetrieb, Zahnriemen oder Linearachsen erhältlich, die direkt über einen Linearmotor angetrieben werden.

Integrierte Kugelschienenführungen sichern Qualität der Module

Sie bestehen aus einem Präzisions-Aluminiumprofil mit Aluminiumabdeckung sowie einer umlaufenden Spaltdichtung aus PU-Band zum Schutz der Einbauelemente. Die zwei integrierten Kugelschienenführungen, ein Präzisions-Kugelgewindetrieb mit großen Spindeldurchmessern und -steigungen sowie doppelte Loslager stellen hohe Verfahrgeschwindigkeiten, Präzision und eine lange Lebensdauer sicher.

Mithilfe des Online-3D-CAD-Generators von Rexroth wählten die Konstrukteure bei Curtis Machine Tools die gewünschte Konfiguration aus und luden das 3D-CAD-Element in ihr System. Dadurch sparten die Ingenieure wertvolle Zeit in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase und konnten ein maßgeschneidertes Ladersystem entwickeln. Das endgültige Drei-Achs-System wird schließlich als einbaufertiges Baukastensystem geliefert.

Module mit Kugelgewindetrieb ermöglichen bis zu 1600 mm Achsenlänge

Als Parameter wurden bei diesem Projekt 800 mm für die Basislänge und 400 mm für die anderen zwei Achsen gewählt (Bild 3). Längen bis zu 1600 mm (X-Achse), 1300 mm (Y-Achse) und 600 mm (Z-Achse) sind jedoch möglich, wenn längere Hübe erforderlich sind. Für die Entnahme von und das Ablegen auf der Palette ist eine Genauigkeit von 0,5 mm und eine Wiederholgenauigkeit für die Positionierung am Schleifwerkzeug von 0,2 mm gefordert. Bei der Massenproduktion ist auch die Verfahrgeschwindigkeit sehr wichtig: Mit den CCK-Modulen wird eine Geschwindigkeit von 1 m/s erreicht.

Dank des neuartigen Schleifschutzes an der Vector-Schleifmaschine lässt sich das Ladersystem direkt über dem Schleifbereich positionieren, wobei der Palettenspeicher sich vor der fest montierten Schutzplatte befindet. Diese Anordnung ermöglicht eine kompakte Bauweise. Die Maschinen sind deutlich kleiner als herkömmliche Maschinen mit separatem Lader – der Platzbedarf verringert sich um 40%.

Roger Benton ist Mitarbeiter der Marketingabteilung bei Bosch Rexroth Ltd. in St. Neots, Großbritannien.