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Disputationsvortrag Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern Darmstadt | 15.10.2014 M.Sc. Matthias Pischan.

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1 Disputationsvortrag Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern Darmstadt | M.Sc. Matthias Pischan

2 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 2 Agenda 1. Ausgangssituation, Stand der Forschung und Zielsetzung 2. Vorgehen zur automatisierten Entgratung von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern  Auswahl eines Werkzeugs zur Entgratung von Kreuzbohrungen  Optimierung der Bearbeitungsparameter  Zeitoptimierte Bahnplanung der Positionierbewegungen 5. Validierung 6. Zusammenfassung und Ausblick

3 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 3 Ausgangssituation Verbreitung von Kreuzbohrungen ► Grate gefährden die Funktion der Bauteile, sind aber schwer zugänglich Phasen der Gratentstehung Gratentwicklung Anfangsbruch Ausgebildeter GratEinsetzen GratbildungStationäre Zerspanung Common rail Steuerblock Motorblock Anwendungen Einflussgrößen Prozess:  Werkzeuggeometrie  Bearbeitungsparameter  Kühlung Grat Einflussgrößen Werkstück:  Verschneidungsgeometrie  Werkstoff

4 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 4 Spanendes Entgraten  Manuell teuer und nicht reproduzierbar Definierte Fasen möglich Elektrochemisches Entgraten  Materialabtrag vom Gefüge abhängig Ausgangssituation Entgratverfahren für Kreuzbohrungen Thermisch-chemisches Entgraten  Oxydschicht an der Oberfläche  Keine definierte Fase möglich Entgraten durch Druckfließläppen  Schleifmittelrückstände im Bauteil  Definierte Strömungsverhältnisse notwendig

5 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 5 Werkzeugmaschine Mechanische Steifigkeit Hohe Positioniergenauigkeit Hohe Dynamik  Geringe Flexibilität  Hoher Maschinenstundensatz Ausgangssituation Auswahl des Maschinensystems gering hoch Quelle: DMG Investition pro m³ Arbeitsraum Quelle: KUKA Industrieroboter Hohe Flexibilität Großer Arbeitsraum Integration von Fertigungsverfahren Geringe Standfläche  Geringe Positioniergenauigkeit  Hoher Programmieraufwand  Geringe mechanische Steifigkeit ► Automatisierung des Entgratvorgangs mit Industrierobotern bringt Kostenvorteile

6 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 6 Anwendungsgebiete von Robotern  Einsatz von Robotern für unterschiedliche Aufgaben  Spanende Bearbeitung mit Industrieroboter wenig verbreitet Neuinstallation von Robotern  Stetiger Anstieg der Neuinstallationen  Automatisierung der Produktion zur ►Steigerung der Produktivität ►Kostensenkung ►Qualitätssteigerung Ausgangssituation Anwendungen von Industrierobotern Stück Quelle: VDMA +3% Quelle: VDMA Stück % -10% +5% -21% +25% Handhabung Schweißen Montage Bearbeiten Beschichten andere nicht spez. Herausforderungen für präzise Entgratprozesse: ► Geringe Bahngenauigkeit des Roboters ► Hoher Programmieraufwand

7 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 7 Quelle: Sampas GmbH Automatisiert Zeitersparnis Entgraten mit Frässtiften möglich? Zielstellung der Dissertation  Entgratung sicherheitsrelevanter Bauteile erfolgt bisher durch Handarbeit  Zur Bearbeitung werden Frässtifte eingesetzt  Zeitaufwand beträgt bis zu 50% der Fertigungsdauer ► Bearbeitung mit Frässtiften nicht möglich, da Bahngenauigkeit nicht ausreicht! Quelle: Westfalia GmbH Manuell Quelle: MD GmbH Keine ausreichende Qualität Ausgangssituation

8 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 8 Vorgehen 1.Auswahl und Untersuchung von Spezialwerkzeugen zur Entgratung von Kreuzbohrungen 2.Optimierung der Bearbeitungsparameter zur Reduzierung der Bearbeitungsdauer 3.Zeitoptimierung der Positionierbewegungen zwischen den einzelnen Bohrungen 4.Validierung an einem Ventilblock Zielstellung der Dissertation Validierung Manuell Roboter Zeit ??? Auswahl Entgratwerkzeug Parameteroptimierung Zeitoptimierte Bahnplanung Ziel Automatisiertes, prozesssicheres Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern

9 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 9 Agenda 1. Ausgangssituation, Stand der Forschung und Zielsetzung 2. Vorgehen zur automatisierten Entgratung von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern  Auswahl eines Werkzeugs zur Entgratung von Kreuzbohrungen  Optimierung der Bearbeitungsparameter  Zeitoptimierte Bahnplanung der Positionierbewegungen 5. Validierung 6. Zusammenfassung und Ausblick

10 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 10 Verwendete Versuchstechnik Probebauteile und Maschinen Probebauteile  Bauteile aus TiAl6V4  Enthält typische Bohrungsverschneidungen von Hydraulikventilen aus der Luftfahrt  Grathöhen ca. 73µm ± 35 µm  Gratfussbreite kann nicht ermittelt werden Hauptbohrung 16 mm Nebenbohrung 7 mm Hauptbohrung 14 mm 18 mm 24 mm Versuchsmaschinen KUKA KR5 R850  6-achsiger Knickarmroboter  Positionswiederhol- genauigkeit: <± 0,03 mm  Handlingsgewicht: 5 kg  Max. Vorschub: 48 m/min  Max. Drehzahl: min -1 Röders RHP500  3-achsiges BAZ  Positioniergenauigkeit: ±5µm  Max. Vorschub: 60 m/min  Max. Drehzahl: min -1  Untersuchungen zur Werkzeugauswahl

11 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 11 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Restgrate

12 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 12 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Restgrate Ø-Hauptbohrung: 14 mm Keine gleichmäßige Fase

13 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 13 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Restgrate

14 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 14 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Ø-Hauptbohrung: 24 mm Keine gleichmäßige Fase

15 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 15 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Konnte nur bei Hauptbohrungs- durchmesser 24 mm getestet werden

16 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 16 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Ø-Hauptbohrung: 24 mm n = 100 min -1 v = 32 mm/min

17 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 17 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis Ø-Hauptbohrung: 24 mm n = 7000 min -1 G = 0,1 mm v = 600 mm/min

18 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 18 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen HauptbohrungNebenbohrung XEBEC- Faserstäbe Flex-Hone- Bürste Burr-OffBurraway GMO- Entgrater Cofa- Werkzeug Orbitool Darstellung Parameter n [1/min] n [1/min] 650 n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] n [1/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] v [mm/min] 30 v [mm/min] 22,5-30 v [mm/min] v [mm/min] Ergebnis

19 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 19 Werkzeugauswahl Spezialwerkzeuge zur Entgratung von Kreuzbohrungen Gratentfernung Gleichmäßigkeit der Fase Verhältnis Hauptb.-Ø zu Nebenb.-Ø Neben- bohrungs-Ø Tiefe der Bohrungs- verschneidung Beeinfluss- barkeit der Fasenbreite Programmier- aufwand Bearbeitungs- dauer Bewertung Faktor XEBEC Flex-Hone Burr-Off Burraway GMO Cofa Orbitool ► Orbitool für die Entgratung von TiAl6V4 am besten geeignet ► Optimierungsbedarf bezüglich Programmieraufwand und Bearbeitungsdauer 5 Qualität FlexibilitätAnwendbarkeit

20 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 20 Agenda 1. Ausgangssituation, Stand der Forschung und Zielsetzung 2. Vorgehen zur automatisierten Entgratung von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern  Auswahl eines Werkzeugs zur Entgratung von Kreuzbohrungen  Optimierung der Bearbeitungsparameter  Zeitoptimierte Bahnplanung der Positionierbewegungen 5. Validierung 6. Zusammenfassung und Ausblick

21 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 21 Optimierung der Bearbeitungsdauer Orbitool: Funktionsweise und Einflussparameter HelixbahnAngepasste Helixbahn Restgrat Helixbahn Fasenbreite: 149 µm Angepasste Helixbahn Fasenbreite: 146 µm ► Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug durch Anpassung an Verschneidungskontur gewährleistet ► Einflussgrößen auf Fasenbreite: Vorschubgeschwindigkeit, Drehzahl und Ganghöhe der Werkzeugbahn Werkzeugbahn des Orbitool

22 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 22 Erstellung des Roboterprogramms Optimierung der Bearbeitungsdauer Orbitool: Funktionsweise und Einflussparameter  Softwaremodul zur automatisierten Bahn- generierung in Matlab A. Laden der Startpunkte an der Bohrung B. Vorgabe der Parameter 1. Radius der Helix 2. Durchmesser der Bohrungsverschneidungen 3. Ganghöhe 4. Vorschubgeschwindigkeit 5. Drehzahl des Werkzeugs C. Modul liefert durch den Roboter ausführbares Programm  Roboterprogrammierung erfolgt meist durch manuelles Teachen: ► Große Anzahl von Punkten ► Kontur schwerzugänglich A B C ► Modul ermöglicht effiziente und schnelle Programmierung ohne kommerzielle CAM Software

23 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 23 Ziel: Fasenbreite min. 200 µm bei minimaler Bearbeitungsdauer Optimierung der Bearbeitungsdauer Definition Parameterbereich ParameterMinimumMaximum Ganghöhe0,12 mm0,28 mm Drehzahl6000 min min -1 Vorschub Abtastkopf Kreuzgitterplatte Festlegung Untersuchungsbereich Untersuchung der Bahngenauigkeit durch Kreuzgittermessungen ParameterMinimumMaximum Ganghöhe0,12 mm0,28 mm Drehzahl6000 min min -1 Vorschub720 mm/min1680 mm/min ParameterMinimumMaximum Ganghöhe0,12 mm0,28 mm Drehzahl6000 min min -1 Vorschub???

24 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 24 Hauptbohrungsdurchmesser 14 mm bei min ,15 0,25 0,2 Ganghöhe [mm] Vorschub [mm/min] Fasenbreite [µm] Vorschub [mm/min] ,15 0,25 0,2 Ganghöhe [mm] Bearbeitungsdauer [s] Optimierung der Bearbeitungsdauer Versuchsauswertung ► Ab Drehzahl 6545 min -1 Fasenbreite > 200 µm Weitere Optimierung: v max = 2700 mm/min G max = 0,45 mm n = min -1 ► Fasenbreite 200 µm bei untersch. Parametern Hauptbohrungsdurchmesser 14 mm bei 6545 min Vorschub [mm/min] 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 Fasenbreite [µm] Ganghöhe [mm] Vorschub [mm/min] 0,25 0,3 0,4 0,45 Ganghöhe [mm] 0,35 Bearbeitungsdauer [s]

25 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | Vorschub [mm/min] 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 Fasenbreite [µm] Ganghöhe [mm] Fasenbreite: 202 µm Restgrat Vorschub [mm/min] 0,25 0,3 0,4 0,45 Ganghöhe [mm] 0,35 Bearbeitungsdauer [s] Optimierung der Bearbeitungsdauer Versuchsauswertung 14 mm18 mm24 mm Vorschub [mm/min] Ganghöhe [mm]0,2540,25 Drehzahl [min - 1]10000 Dauer [s]7,29,810,1 ► Zeitersparnis im Vergleich zu manueller Bearbeitung bis zu 96% Hauptbohrungsdurchmesser 14 mm bei min -1

26 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 26 Agenda 2. Vorgehen zur automatisierten Entgratung von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern  Auswahl eines Werkzeugs zur Entgratung von Kreuzbohrungen  Optimierung der Bearbeitungsparameter  Zeitoptimierte Bahnplanung der Positionierbewegungen 1. Ausgangssituation, Stand der Forschung und Zielsetzung 5. Validierung 6. Zusammenfassung und Ausblick

27 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 27 Problemstellung Lösungsansatz Zeitoptimierte Bahnplanung Grundlegendes Vorgehen  Entgratung mehrerer Bohrungsverschneidungen an einem Bauteil  Reduzierung des Zeitanteils der Verfahrbewegungen  Automatisierte zeitoptimale Bahnplanung anhand von CAD Daten 1.Pfad finden von Bohrung zu Bohrung ► A*-Algorithmus: Verwendung der Knoten und Kanten des STL-Bauteils 2.Glättung des Pfades ► Löschen nicht benötigter Punkte und Definition des Sicherheitsabstandes 3.Bester Weg über alle Bohrungen ► Lösung eines Travelling Salesman Problems Anfahrpunkt der Bohrung Bohrung B Bohrung A Knoten Kanten Bohrung

28 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 28 KnotenVorgänger 1- Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung zwischen zwei Punkten Knoten nVorgängerg(n) +h(n) ,8 Openlist Closedlist  Abstand der Knoten entspricht Kantengewicht  Speicherung der Knoten in Open- und Closedlist  Weg gefunden, wenn Zielpunkt in der Closedlist  Berechnung einer Verbindung zwischen allen Punkten am Bauteil  Umsetzung in der Opensource Software OpenRave

29 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 29 KnotenVorgänger Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung zwischen zwei Punkten Knoten nVorgängerg(n) +h(n) 718,8 3212,4 528,4 Openlist Closedlist  Abstand der Knoten entspricht Kantengewicht  Speicherung der Knoten in Open- und Closedlist  Weg gefunden, wenn Zielpunkt in der Closedlist  Berechnung einer Verbindung zwischen allen Punkten am Bauteil  Umsetzung in der Opensource Software OpenRave

30 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 30 KnotenVorgänger Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung zwischen zwei Punkten Knoten nVorgängerg(n) +h(n) 718,8 3212, ,23 Openlist Closedlist  Abstand der Knoten entspricht Kantengewicht  Speicherung der Knoten in Open- und Closedlist  Weg gefunden, wenn Zielpunkt in der Closedlist  Berechnung einer Verbindung zwischen allen Punkten am Bauteil  Umsetzung in der Opensource Software OpenRave

31 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 31 KnotenVorgänger Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung zwischen zwei Punkten Knoten nVorgängerg(n) +h(n) 3212, , ,24 Openlist Closedlist  Abstand der Knoten entspricht Kantengewicht  Speicherung der Knoten in Open- und Closedlist  Weg gefunden, wenn Zielpunkt in der Closedlist  Berechnung einer Verbindung zwischen allen Punkten am Bauteil  Umsetzung in der Opensource Software OpenRave

32 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 32 KnotenVorgänger Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung zwischen zwei Punkten Knoten nVorgängerg(n) +h(n) Openlist Closedlist  Abstand der Knoten entspricht Kantengewicht  Speicherung der Knoten in Open- und Closedlist  Weg gefunden, wenn Zielpunkt in der Closedlist  Berechnung einer Verbindung zwischen allen Punkten am Bauteil  Umsetzung in der Opensource Software OpenRave

33 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 33 KnotenVorgänger Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung zwischen zwei Punkten Knoten nVorgängerg(n) +h(n) Openlist Closedlist  Abstand der Knoten entspricht Kantengewicht  Speicherung der Knoten in Open- und Closedlist  Weg gefunden, wenn Zielpunkt in der Closedlist  Berechnung einer Verbindung zwischen allen Punkten am Bauteil  Umsetzung in der Opensource Software OpenRave Pfad an der Kontur Pfad mit Sicherheitsabstand Geglätteter Pfad

34 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 34 Zeitoptimierte Bahnplanung Optimierung über alle Punkte am Bauteil Hydraulikventil Spindel KUKA KR5 R850 Prüfstand Punkte des Graphen Werkzeug  Optimierung der Reihenfolge mit evolutionärem Algorithmus → Travelling Salesman Problem  Mutierung der ursprünglichen Reihenfolge (Spiegeln, Vertauschen, Verschieben)  Verwendung der maximalen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten des Roboters  Bauteil enthält 11 Bohrungen mit 27 Bohrungsverschneidungen Anzahl der Iterationen Bahndauer in s 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Zeitersparnis 43,25% Anfahrpunkt der Bohrung Optimierte Roboterbahn Nicht optimiert: Ø 3,7 s Optimiert:2,1 s

35 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 35 Agenda 1. Ausgangssituation, Stand der Forschung und Zielsetzung 2. Vorgehen zur automatisierten Entgratung von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern  Auswahl eines Werkzeugs zur Entgratung von Kreuzbohrungen  Optimierung der Bearbeitungsparameter  Zeitoptimierte Bahnplanung der Positionierbewegungen 5. Validierung 6. Zusammenfassung und Ausblick

36 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 36 Validierung der Bahnoptimierung Validierung Am Beispiel eines Ventilblocks  Validierung an einem Hydraulikventilblock zur Steuerung des Höhenruders im Flugzeugbau  Übergabe der optimierten Reihenfolge an das Robotersystem  Validierung der Simulation zunächst ohne Bearbeitungsprozess  Aufzeichnung der Roboterposition in der Steuerung ► Statt nach 2,1 s wird Endposition schon nach 1,67 s erreicht

37 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 37 Validierung der Bearbeitung Validierung Am Beispiel eines Ventilblocks Handarbeit Roboterbasierte Bearbeitung Zeit [Min]70 Bahnaufzeichnung der Roboterposition ► Die gesamte Zeitersparnis im Vergleich zur manuellen Bearbeitung beträgt 91,3% Handarbeit Roboterbasierte Bearbeitung Zeit [Min]706,11 Laden der Punkte in optimierter Reihenfolge Eingabe der optimierten Parameter

38 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 38 Agenda 1. Ausgangssituation, Stand der Forschung und Zielsetzung 2. Vorgehen zur automatisierten Entgratung von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern  Auswahl eines Werkzeugs zur Entgratung von Kreuzbohrungen  Optimierung der Bearbeitungsparameter  Zeitoptimierte Bahnplanung der Positionierbewegungen 5. Validierung 6. Zusammenfassung und Ausblick

39 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 39 Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung  Automatisierung der Entgratung von Kreuzbohrungen durch Roboter  Untersuchung und Bewertung unterschiedlicher Spezialwerkzeuge  Optimierung der Bearbeitungsparameter zur Reduzierung der Bearbeitungsdauer ► Reduzierung der Bearbeitungsdauer um ca. 96%  Minimierung der Positionierbewegungen basierend auf Methoden der Graphentheorie ► Reduzierung um ca. 43%  Validierung an einem Hydraulikventil aus der Luftfahrt zeigt Reduzierung um ca. 91% Ausblick  Durchführung von Bearbeitungsversuchen an realen Bauteilen  Übertragbarkeit der Methode auf weitere Bauteile  Untersuchung kritischer Grathöhen und Gratfußbreiten  Bewertung des Verschleissverhaltens des Werkzeugs  Erweiterung der Simulationsumgebung auf Robotermodelle anderer Hersteller

40 | Disputation Matthias Pischan | Entgraten von Kreuzbohrungen mit Industrierobotern | 40 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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