Kunststoffbearbeitung XXL

Schwerlastpositioniertisch FIBROMAT

Großvolumige Kunststoffelemente für den Leitungsbau, für Regenwasser-Rückhaltebecken, Lüftungs- und Filteranlagen werden bislang meist bei erheblicher körperlicher Belastung von Hand bearbeitet. Geht es nach der EUGEN RIEXINGER GmbH & Co. KG aus Bad Liebenzell, soll damit bald Schluss sein. Im „RIEXINGER Robot System“ kombiniert der weltweit aktive Spezialist für die Verarbeitung von Kunststoffrohren, -formteilen, -fittings und -profilen einen Fräsroboter mit einem modular aufgebauten Schwerlastpositioniertisch des Rundtischspezialisten FIBRO und erzielt damit eine deutliche Entlastung der Mitarbeiter sowie Kosteneinsparungen von über 50 %. Dabei beträgt die Investition für die Anlage lediglich ein Drittel konventioneller CNC-Lösungen

Wenn Kunststoffteile im XXL-Format mit Zuflussöffnungen, Abflussöffnungen oder Wartungsschächten ausgestattet werden, geschieht dies meist handwerklich mit Schablone, Fuchsschwanz, Stich- und Kettensäge sowie mit Trennschleifer und Elektrohobel. Hände, Arme und Gelenke der Mitarbeiter sind dabei oft über Stunden hinweg starken Vibrationen ausgesetzt. So sehr, dass die Berufsgenossenschaften mancher Staaten bereits vorschreiben, dass die auftretenden Vibrationen permanent erfasst und regelmäßig Pausen eingelegt werden müssen. Hinzu kommt eine nicht zu unterschätzende Gefahr, dass Mitarbeiter mit den motorbetriebenen Werkzeugen von der Leiter stürzen oder dass es aus Unachtsamkeit zu Fehlern bei der Bearbeitung kommt.

Simultan positionieren und fräsen

Eine hocheffiziente Alternative bietet seit kurzem die EUGEN RIEXINGER GmbH & Co. KG aus Bad Liebenzell mit dem „RIEXINGER Robot System“. Das Roboter-Bearbeitungszentrum ermöglicht eine automatisierte Zerspanung von Kunststoffteilen – entweder zur Vorbereitung einzelner Elemente fürs Schweißen oder zur nachträglichen Bearbeitung bereits geschweißter Formteile. Die Herzstücke der Anlage sind ein mehrachsiger Roboter mit Hochgeschwindigkeitsfrässpindel und Werkzeugwechsler, eine Linearachse zum Verfahren des Roboters sowie ein FIBROMAT AT.1000 Schwerlastpositioniertisch des Rundtischspezialisten FIBRO aus Weinsberg. Auf dem Rundtisch mit selbstzentrierender Werkstückspannung, der als zusätzliche Achse in die Robotersteuerung integriert ist, können große Kunststoffkomponenten um 360° gedreht und simultan von der Frässpindel bearbeitet werden. „Vor allem rotationssymmetrische Teile lassen sich auf dem Rundtisch schnell und präzise am Umfang bearbeiten“, erläutert Manuel Kratz, der bei RIEXINGER für die Konstruktion und Anlagenentwicklung zuständig ist. „In der Regel geht es in diesen Fällen um komplizierte Geometrien beispielsweise für Abgangsstücke oder für Wartungsöffnungen, sogenannte Manholes.“ Mit der robotergestützten Lösung sollen künftig auch potenzielle Fehlerquellen eliminiert werden: „Wenn Mitarbeiter komplizierte Geometrien mit Filzstift und Maßstab anreißen, kommt es schnell zu einem Zahlendreher“, erläutert Kratz. Angesichts der Tatsache, dass es sich in vielen Fällen um großvolumige Einzelstücke handelt und oft sehr kurze Lieferzeiten gefordert sind, können Fehler erhebliche Folgen haben.

Deutliche Einsparungen – auch beim nachgelagerten Schweißen

Während ein erfahrener Werker bislang für ein 900er Loch rund eine Stunde benötigte, braucht der Fräsroboter für die identische Aufgabe gerade einmal zehn Minuten. „Bereits zehn Minuten später ist mit dem Roboter auch das passende Gegenstück hergestellt“, schwärmt der Maschinenbautechniker, „und es passt auf zwei, drei Millimeter exakt zusammen.“ – Kein Vergleich zu den Abweichungen von zum Teil mehreren Zentimetern, die bei der manuellen Bearbeitung alltäglich sind und beim anschließenden Schweißen mühsam ausgeglichen werden müssen. Hingegen genüge es bei robotergestützt bearbeiteten Rohren in der Regel, eine einzige Schweißnaht zu ziehen, wodurch der Aufwand beim anschließenden Schweißen um über 50 % sinkt.

Mit der robotergestützten Lösung katapultiert RIEXINGER die Bearbeitung großer Kunststoffteile in eine neue Dimension. „Eine herkömmliche CNC-5-Achsmaschine mit 12 m oder 16 m Verfahrweg und einem Drehtellerdurchmesser von 3,80 m wäre für eine solche Bearbeitung niemals wirtschaftlich“, erläutert Manuel Kratz. Mit dem FIBROMAT habe RIEXINGER nun eine kompakte Lösung gefunden, bei der die Bauteilgröße, die Größe des Rundtischs und die Kosten in einem darstellbaren Verhältnis stehen. Der Schwerlastpositioniertisch vereint kompakte Abmessungen mit einer hohen Wirtschaftlichkeit. Konsequent modular und damit preisleistungsoptimiert aufgebaut, ermöglicht er ein so hohes Maß an Gestaltungsfreiheit, dass aufwändige und damit teure und langwierige Sonderlösungen zur Ausnahme werden. Stattdessen profitieren Konstrukteure und Anwender von einem Baukasten, der keine Wünsche offenlässt: Art und Anzahl der Motoren, Größe der Mittenbohrung, Medienverteiler, Schleifringübertragungen oder Absolutmesssysteme – all das lässt sich bei dem lebensdauergeschmierten, wartungsfreien Verwandlungskünstler frei konfigurieren. Je nach Baugröße liegt die Wiederholgenauigkeit bei bis zu 10 Winkelsekunden, mit Absolutmesssystem lässt sich diese auf bis zu 5 Winkelsekunden steigern. Mit pneumatischer Indexierung sind bis zu 38 Teilungen möglich. Wird alternativ, wie bei RIEXINGER, ein Master-Slave-Antrieb eingesetzt, lässt sich jede beliebige Position frei teachen und per Software spielfrei über die Motorbremse verspannen. Da das Getriebe nicht selbsthemmend ist, entstehen bei einem plötzlichen Stromausfall oder Notstopp keinerlei Schäden an der Mechanik des Rundtischs. Auch wenn die Zugänglichkeit der Kunststoffteile für den Roboter stark eingeschränkt ist, leistet der FIBROMAT wertvolle Dienste, indem er die Bauteile flexibel positioniert oder simultan zur Fräsbearbeitung bewegt.

Vollständig in die Robotersteuerung integriert

„Auf dem FIBROMAT können wir heute Bauteile mit Außendurchmessern von 600 mm bis 3.800 mm bearbeiten und auf der Gesamtanlage Rohre und Formteile bis 16 m und 3.800 mm Durchmesser“, schwärmt Manuel Kratz. Hierfür wurde der modular aufgebaute Rundtisch mit zwei SEW Getrieben geliefert, von RIEXINGER mit zwei Motoren des Roboterherstellers ausgestattet und direkt in die Robotersteuerung integriert. Indem die Motoren gegeneinander verspannt sind, wird das Lageumkehrspiel des Rundtischs und damit Vibrationen bei der Bearbeitung annähernd vollständig eliminiert. Da der Roboter in eine CAD-CAM-Lösung integriert ist und über eine DIN 66025 CNC-Programmierung bedient wird, genügen vor Ort beim Werker an der Anlage CNC-Grundkenntnisse. „Der Kunde bekommt von uns ein vollständiges System mit Roboter, Aufspannung, Drehtisch, Programmier-Arbeitsplatz und entsprechende Schulungen“, unterstreicht Manuel Kratz. Auf Grundlage der bisherigen Erfahrungen sieht er neben der Bearbeitung von Rohren und Formteilen auch Potenziale im Bereich der großvolumigen CFK-Bearbeitung sowie im Formenbau für große Teile.