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Automation und Robotik Schneller und zuverlässiger zu mehr Präzision

Mit modernsten Maschinen und Geräten arbeitet das CC Mechanische Systeme an der Optimierung von Produktions- und Fertigungsprozessen. Die Robotik nimmt dabei einen hohen Stellenwert ein. Die Kombination von Roboter und 3D-Scanner lassen neue Möglichkeiten in der Fertigung entstehen.

Steinbichler Comet 3D-Scanner vor einer einzuscannenden Oberfläche
Der Kuka-Roboter lässt sich Multifunktional einsetzen, hier mit einer wassergekühlten Frässpindel
Ausmessen von hochpräzisen Bauteilen, hier ein Uhrengehäuse
Der automatische Zusammenbau von Bauteilen wird hier vorbereitet
Kuka-Roboter bestückt mit Messtaster vor einem Werkstück
Integration eines Punktlaser am Kuka-Roboter zur Oberflächenvermessung
Kuka-Roboter bestückt mit Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Holz, Kunststoff, Aluminium bis hin zu hochlegiertem Stahl
Mit Hilfe des Messtasters lassen sich einfach die Nullpunkte von Werkstücken oder anderen Objekten aufnehmen

Laborinfrastruktur

Roboter

Der KR300 R2500 (High Accuracy) Quantec wird in den Produktionslaboratorien der Hochschule Luzern – Technik & Architektur für die angewandte Forschung eingesetzt. Die hohen Anforderungen werden durch folgende Spezifikationen erfüllt:

  • Hohe Präzision
  • 300kg Tragkraft
  • Offene Steuerungsarchitektur
  • Steuerung KRC4
  • Exakte Ausführung HA
  • Linearachse KL1500-3 Nutzhub = 5000 mm
  • Milling Paket 12 kW bis 24‘000 U/min HSK F63
  • Kraft-Momenten-Sensor (ATI Omega190)
  • KukaSafe
  • KukaDirectoryLoader 2.1
  • KukaSimPro 2.2
  • KukaRSI

3D-Scanner

Der Steinbichler Comet L3D scannt Oberflächen mittels Weisslichtstreifen-Sensorik und kann direkt am Roboter montiert werden. Die Messdaten werden anschliessend zu einem qualitativ hochwertigen Volumenkörper (.stp) verarbeitet, so dass über die CAD-/CAM-Kopplung das Bearbeitungsprogramm erstellt werden kann. Dank Kuka-CNC können die so generierten Daten direkt auf die Robotersteuerung gespielt werden.

Facts:
  • Steinbichler Comet L3D
  • Geomagic 2012
  • CAD/CAM (Siemens NX8.0)
  • Kuka CNC

Allgemeine Laborausstattung
  • Zelle 7300 (11000) x 6300 mm erweiterbar
  • Nutenplatte bis 70t 4000 x 3000 mm
  • Demmeler Systemtisch 2400 x 1200 mm
  • Externe SPS (Beckhoff CX5010)
  • Sophie-RobotControl (Echtzeit-Roboter- und Sensordatenauswertung)
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Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten

Integration von Sensoren

Mit dem Punktlaser von Micro Epsilon können komplexe Oberflächenmessungen durchgeführt werden. Die Programmierung erfolgt in gewohnter KUKA-Programmierumgebung. In-Process-Messungen sind dank vollständiger Integration möglich. Sogar das Messen von metallisch glänzenden Oberflächen stellt so kein Problem dar.

Facts:

  • Micro Epsilon optoNCDT 1700LL
  • SPS (Beckhoff CX5010)
  • Sophie-RobotControl
  • Matlab R2012a

Zerspanung in der Robotik

Durch die wassergekühlte Frässpindel können Fräsbearbeitungen identisch einer 5-Achs-Fräsmaschine durchgeführt werden. Nicht nur weiche Materialien wie Holz oder Kunststoff, sondern auch Aluminium und sogar hochlegierter Stahl können bearbeitet werden. Die Programmierung erfolgt offline oder direkt über CNC ISO Code.

Facts

  • KUKA CNC
  • KUKA Milling
  • Frässpindel ES929 12kW von HSD mit HSK F63 bis max. 24‘000 U/min

Automatisierte Werkstücknullpunkt-Einmessung 

Das Team der Hochschule Luzern – Technik & Architektur integrierte einen m&h-Messtaster zur vereinfachten Nullpunktaufnahme von Werkstücken und beliebigen anderen Objekten. Dabei wurde speziell darauf geachtet, den üblichen Standard von CNC-Bearbeitungsmaschinen auf den Roboter zu übertragen. Ein schnelles Einsetzen in die Roboterspindel ist durch die Werkzeugaufnahme HSK F63 sichergestellt. Weiter können auch einfache Messaufgaben am Bauteil durchgeführt werden.

Facts

  • Taster m&h IRP40.01 inkl. Infrarot-Receiver IRR91.40
  • Datenaustausch über Kuka RSI

Geregelte Roboterbahnführung mittels FT-Sensor

Der Kraft-Momentensensor ermöglicht das Erfassen der Prozesskräfte, wodurch die Roboterbahn direkt beeinflusst werden kann. Eine vom CC Mechanische Systeme der Hochschule Luzern – Technik & Architektur entwickelte Regelung übernimmt die Daten direkt in die Robotersteuerung (integrierte SPS-Lösung). Der Datenaustausch zwischen Roboter und Steuerung erfolgt in Echtzeit mit einer Frequenz von 250Hz.

Facts

  • SPS CX5010 von Beckhoff
  • Sophie-Analysesoftware
  • Force-Torque-Sensor Omega190 von ATI