Neue Rotationsbürstmaschine und autonome Entgratzelle

Nachdem auf der Arku-Hausausstellung 2019 unter anderem eine Tellerbürstenmaschine und ein Schlackenhammer präsentiert wurden, folgten auf den diesjährigen Arku-Infotagen die Premieren der universellen Rotationsbürstmaschine Edge Breaker 6000 sowie einer roboterautomatisierten autonomen Entgratzelle für Brennschneidteile.

Vor rund fünf Jahren hat das ursprünglich für Richttechnik bekannte Unternehmen erstmals eine Maschine zum Entgraten und Verrunden von Kanten an Blechteilen vorgestellt. Seither folgen jedes Jahr innovative Neuentwicklungen, mit denen sich die Arku Maschinenbau GmbH vor allem im Bereich der Kantenbearbeitung von Brennschneidteilen eine technologisch führende Position erarbeitet hat. Diese Innovationskraft ist über die Branchengrenzen hinaus nicht unbemerkt geblieben: Das Wirtschaftsmagazin Wirtschaftswoche hat Arku kürzlich unter die 100 innovativsten Mittelständler Deutschlands gewählt.

Universell steht als Schlagwort über der Edge Breaker 6000, einer neuen Kombi-Maschine zum Entgraten, Verrunden und Oberflächenfinishen von Blechteilen. In der Maschine kommen drei Bearbeitungseinheiten zum Einsatz: ein Schleifband zum Entgraten, eine Rotationsbürsteneinheit zum Verrunden der Kanten sowie eine zusätzliche Einheit für das Oberflächenfinish. „Der Edge Breaker 6000 deckt ein extrem breites Produktspektrum ab, wie es zum Beispiel von Laser-Jobshops benötigt wird“, sagt Andreas Hellriegel, Leiter Geschäftsfeldentwicklung bei Arku. „Deswegen nennen wir es auch eine universelle Maschine. Sie deckt ein großes Teilespektrum von 0,5 mm bis 100 mm Dicke ab. Kleinteile ab einem Durchmesser von etwa 50 mm können damit ebenso bearbeitet werden wie große Teile und alle gängigen Materialarten.“

Herzstück der Maschine ist eine um eine vertikale Achse drehende Rotoreinheit, an der horizontal acht Rundbürsteinheiten angeordnet sind. Die Rundbürsten drehen jeweils um ihre horizontale Längsachse, und zwar abwechselnd im oder gegen den Uhrzeigersinn. Durch die vielfältig überlagerten Bewegungen überstreichen die Bürsten die Kanten des Bauteils aus verschiedenen Richtungen und sorgen so für eine gute Verrundung an den Innen- und Außenkonturen. „Durch die rotierenden Bürsten schaffen wir es, eine sehr gleichmäßige Verrundung hinzubekommen, unabhängig von der Orientierung oder der Form des Teils“, ergänzt Hellriegel. So können mit der Maschine bei dickeren Teilen Kantenradien bis 2 mm erzeugt werden.

Für die Auslegung und Herstellung der Bürstwerkzeuge arbeitet Arku mit zuverlässigen Lieferanten zusammen, betont Andreas Hellriegel. „Aber es ist immer unser Know-how mit drin.“ Damit die Verrundungsleistung über die Lebensdauer der Bürsten erhalten bleibt, verfügt die Maschine über eine Verschleißkompensation. Dazu erfassen optische Sensoren die Abnutzung der Bürsten, und die Anstellung der Bürsten wird entsprechend automatisch nachgeführt. Der Bediener muss dazu nicht eingreifen. Während des Durchlaufs werden die Teile auf dem Förderband zuverlässig mit einer Vakuum-Ansaugung gehalten, die gleichzeitig der Staubabsaugung aus dem Innenraum dient. Insgesamt sei die Maschine ohnedies darauf ausgelegt, dass ihr Innenraum einfach zu reinigen sei und alle Verschleißteile schnell gewechselt werden können, erläutert Andreas Hellriegel. Die Standzeit der Bürstwerkzeuge schätzt er auf rund 3.000 h. Das hänge aber sehr stark von den konkreten Anwendungen und den geforderten Verrundungsradien ab.

Die Steuerung des Edge Breaker 6000 unterscheidet sich in der Bedienstrategie von herkömmlichen Systemen. Anstatt die Maschinenparameter einzutippen, gibt der Bediener die Zielwerte für das Bearbeitungsergebnis ein, also zum Beispiel den Kantenradius, sowie das Material und die Materialdicke. Die Steuerung schlägt dann passende Einstellparameter vor, die vom System übernommen werden – sofern der Bediener keine manuellen Änderungen vornimmt.

Für Aufsehen in Sachen Automatisierung hat Arku schon vor zwei Jahren mit der Vorstellung einer autonomen roboterautomatisierten Zelle zum Richten von Bauteilen gesorgt. Darin erkennt ein Vision-System in Kombination mit künstlicher Intelligenz die bereitgestellten Teile und führt sie autonom der Richtmaschine zu. Dieses System haben die Arku-Entwickler nun für das Entgraten und Verrunden von Brennteilen angepasst. Auch hier erkennt ein Vision-System die Teile, sodass der Roboter sie autonom aufnehmen und auf ein Förderband auflegen kann.

Nachdem die Teile verschiedene Maschinen zum Schlackeentfernen, Entgraten und Kantenverrunden durchlaufen haben, werden die fertigen Teile zum Roboter zurückgeführt und von diesem auf einer Palette gestapelt. Das Besondere daran: Das System erkennt die Teile völlig autonom, ohne dass der Bediener dafür etwas programmieren müsste. „Wir setzen beim Entgraten von Brennteilen auf Automatisierung“, erläutert Andreas Hellriegel, „weil das manuelle Entfernen von Schlacken und Graten an Brennteilen immer besonders belastend für den Mitarbeiter ist.“ Zudem berge das Handling der oft schweren Teile mit ihren teils scharfen Graten erhebliche Verletzungsgefahren.

Mit der autonomen Lösung sinkt dabei die Grenze für einen effizienten und wirtschaftlichen Robotereinsatz. Denn einerseits entfällt die aufwändige Programmierarbeit und andererseits kann das System vielfältig eingesetzt werden. Zudem handhabt der Roboter Bauteilgewichte bis 100 kg und damit deutlich mehr als jeder Mitarbeiter. „Insgesamt“, betont Hellriegel „rechnet sich das System bereits ab dem Ein-Schicht-Betrieb.“

• In der ausgestellten Anlage werden die zu bearbeitenden Teile auf vier Paletten bereitgestellt. Dort nimmt sie der Roboter auf und legt sie – mit den Schlacken und Graten nach unten – auf das Förderband.
• In der ersten Station, dem Schlackenhammer Edge Breaker 5000, schlagen eine Vielzahl von Pins von unten gegen das Bauteil und lösen so die Schlacken zuverlässig ab. Das sei wirtschaftlicher und effektiver als Schleifen, wie Hellriegel erklärt. Denn das Abschleifen von Schlacken verbrauche viel Schleifmittel und es bestehe außerdem die Gefahr, dass sich die Schlacken dabei plattdrücken anstatt sich zu lösen.
• Der Edge Breaker 4000 fügt sich an diesen Prozess nahtlos an. Er entfernt restliche Grate und verrundet die Kanten beidseitig und in einem Arbeitsgang. Kennzeichnendes Merkmal dieser Maschine ist eine Entgratwalze. Ihr großer Durchmesser und eine weiche Unterlage sorgen dafür, dass das Schleifpapier beim Entgraten fest an die Kante drückt. Verrundungsbürsten bearbeiten das Brennteil auf der Ober- und Unterseite in einem Durchgang.
• Die Teile sind damit für die Weiterverarbeitung vorbereitet. In der Demonstrationsanlage erfolgt die Kantenbearbeitung bei einem Vorschub von 1,5 m/min. Der Roboter ist dabei so schnell , dass er unbearbeitet Teile auflegen und fertige Teile stapeln kann - ohne Unterbrechung.

Die autonome Entgratzelle arbeitet mit einem Standard-ABB-Roboter. Das vereinfache die Wartung und Instandhaltung. „Zudem sei es prinzipiell möglich, auch bestehende Anlagen mit dem Robotersystem nachzurüsten“, sagt Andreas Hellriegel. In der Praxis ist das System bereits im Einsatz. „Wir haben drei Anlagen davon im Feld, wobei die Konstellation immer etwas variiert. Mal ist es eine Maschine mehr, mal eine weniger, aber immer mit Roboter, Rückführung und Entgratmaschine.“