Monthly Archives: Juli 2018

SHL AG erfolgreich im Forschungsprojekt TurboERAS

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Turbinenschaufeln automatisiert schleifen

Die SHL AG hat erfolgreich am Forschungsprojekt TurboERAS mitgewirkt. Gemeinsam mit drei weiteren Industrieunternehmen ist es in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Produktionstechnik (IPT) gelungen, eine Roboterzelle zum automatisierten Schleifen von gegossenen Turbinenschaufeln als Prototyp zu entwickeln. Als Systemanbieter von robotergestützten Anlagen zum Schleifen, Polieren und Entgraten hat SHL dabei das Gesamtsystem konzipiert.

Experten rechnen in den kommenden Jahren mit einer steigenden Nachfrage nach Komponenten wie Turbinen- und Verdichterschaufeln. Dies gilt vor allem in der Luftfahrtindustrie. Hier besteht nach wie vor die Forderung nach permanenter Gewichtsreduzierung und Steigerung der Verbrennungstemperatur. Zum Einsatz kommen neuartige Hochleistungswerkstoffe wie Titanaluminide oder Nickel-Basis Legierungen. Die Komponenten entstehen dabei durch einen Gussprozess.

Nach dem Stand der Technik korrigieren Mitarbeiter Formabweichungen des Turbinenschaufel-Profils nach der Fertigung bislang manuell. Dies ist jedoch äußerst zeitaufwendig. Stabile Verfahren wie das Fräsen kommen werkstoffbedingt nicht in Frage. Die manuelle Nachbearbeitung ist unterdessen nicht nur anstrengend, sondern gefährdet auch die Gesundheit der Mitarbeiter. Beim Schleifen von hochtemperaturfesten Turbinenschaufeln aus Nickel-Basis Legierungen wie Inconel 738 entstehen krebserregende Stäube. Die Entwicklung einer Roboterlösung sollte die Gesundheitsbelastung der Mitarbeiter nachhaltig minimieren. Darüber hinaus galt es, die Wirtschaftlichkeit und Prozessstabilität durch Automatisierung zu verbessern und dadurch die Wettbewerbsposition zu stärken.

Neben der SHL AG und dem Fraunhofer IPT waren die ModuleWorks GmbH aus Aachen, die Doncasters Precision Castings-Bochum GmbH und die Carl Zeiss Optotechnik GmbH aus dem bayerischen Pilsting an Bord. Die Herausforderungen waren dabei klar definiert. Die Komplexität einer adaptiven Bearbeitung erfordert eine schnelle Erfassung der Ist-Geometrie und eine zuverlässige Analyse von Schaufellage und Formabweichungen zur Soll-Geometrie. Zudem galt es, die 6-achsigen Fertigungsbahnen automatisiert zu erstellen.

Carl Zeiss Optotechnik steuerte dazu hardware- und softwaretechnische Komponenten für die optische 3D-Messtechnik bei, während ModuleWorks eine CAM-Software zur effizienten Programmierung und anschließenden präzisen, mannlosen Bearbeitung lieferte. Die Eignung des TurboERAS-Systems wurde an Schaufeln aus der Produktion des Endanwenders Doncasters Precision getestet. Das Fraunhofer IPT unterstützte das Konsortium durch die technologisch anspruchsvolle Entwicklung von Schleifprozess- und Korrekturalgorithmen.

Sichere Aufspannung am Roboterflansch

Die Bearbeitung in der Zelle erfolgt werkstückgeführt. Ein KUKA-Industrieroboter bringt das Bauteil zunächst an ein fest installiertes 3D-Messsystem von Carl Zeiss Optotechnik. Anschließend führt er die Schaufel zum Schleifen an die Freiband- und Kontaktrollenschleifmaschine FKS 250/450 der SHL AG. Entstehende Stäube werden sofort abgesaugt, um Verschmutzungen zu vermeiden. Die Robotersteuerung regelt den Schleifprozess über die Stellgrößen Band- und Vorschubgeschwindigkeit sowie Anpressdruck. Das speziell auf die Schaufelgeometrie ausgelegte System ermöglicht eine sichere Aufspannung am Roboterflansch. Bedingt durch vorhandene Formabweichungen an den Spannflächen des gegossenen Bauteils ist dies allerdings nicht reproduzierbar möglich. Die Referenzierung der Schaufel erfolgt daher mit Hilfe der 3D-Messtechnik.

Die Vermessung des Bauteils geschieht mittels Streifenlicht-Projektion. Dabei entstehen dreidimensionale Abbildungen durch Aufnahmen aus mehreren Richtungen. Carl Zeiss Optotechnik entwickelte hierfür eine spezielle Systemkonfiguration. Die Verarbeitung der Messdaten erfolgt in der Software. Hier werden die 3D-Punktewolken der Einzelmessung automatisiert zusammengesetzt und in ein Dreiecksnetz transformiert. Daraufhin kommt es über eine Auswertesoftware zum Vergleich mit dem CAD-Modell der Schaufel. Über farbliche Darstellungen können Abweichungen detailliert visualisiert werden.

Um die geforderte Formgenauigkeit der Turbinenschaufel zu erfüllen, entwickelte ModuleWorks eine auf die adaptive Schleifbearbeitung zugeschnittene CAM-Lösung. Dabei wurde ein Grundgerüst realisiert, mit dem es möglich ist, ausgehend von einer CAD-Datei der Schaufel die passenden Bahnen entlang des Schaufelblatts zu programmieren. Eine wichtige Komponente der CAM-Software ist die Kollisionskontrolle. Diese berücksichtigt die Geometrie der Druckscheibe und des Schleifbandes bereits bei der Bahnplanung. Dabei wird unter anderem sichergestellt, dass der Fuß und das Deckband der Schaufel während des Prozesses nicht mit dem Werkzeug in Berührung kommen.

Durchgehend zuverlässiger Prozess

Durch die erfolgreiche Zusammenführung der Systembausteine Roboterzelle, CAM-Technologie, 3D-Messtechnik und Prozesstechnologie ist es den Beteiligten des TurboERAS-Projekts gelungen, erstmalig die Voraussetzung für eine robotergestützte, adaptive Schleifbearbeitung von Turbinenschaufeln zu schaffen. Der Prozess ist vom Einspannen des Bauteils über die optische Vermessung bis hin zur Bearbeitung reproduzierbar und sicher. Er ist durch eine adäquate CAM-Bahnplanung sowie durch die Synchronisation mit dem Roboter und der Freiband- und Kontaktrollenschleifmaschine von SHL wirtschaftlich. Die Einzelprozesse können jederzeit in eine automatisierte Anlage übertragen werden. Ein entsprechendes Konzept für die industrielle Anwendung hat die SHL AG bereits entworfen.

 

Die Hersteller von Turbinen und deren Zulieferer stehen nach Expertenmeinung in Deutschland und Europa in starkem Wettbewerb mit Niedriglohnländern außerhalb der EU. Das vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderte Projekt leistet einen Beitrag, diesem Konkurrenzdruck standzuhalten. Darüber hinaus ist es nach Einschätzung der Beteiligten ein Beispiel dafür, wie Unternehmen durch eine gesteigerte Automatisierung ihre Produktionsstandorte nicht ins Ausland verlegen müssen.

Die SHL AG hat gemeinsam mit Partnern im Rahmen des Projekts TurboERAS eine Roboterzelle zum automatisierten Schleifen von Turbinenschaufeln entwickelt.

 

 

 

 

 

 

 

Roboter mit Spannsystem an der in der Zelle installierten Messstation.

 

 

Die Berechnung der Bearbeitungs-Bahn ergibt sich auf Basis von Aufmassbereichen.

Die SHL AG hat ein Zellenkonzept für die industrielle Anwendung entworfen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Begrenzten Raum effektiv nutzen: der SHL-Tower

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Hochbau in der Fertigungsstraße

Platz ist nicht nur in Städten eine knappe Ressource, auch in Fertigungsstraßen will das begrenzte Angebot effizient genutzt werden. Dieser Herausforderung haben sich die Ingenieure der SHL AG gestellt und eine clevere Lösung gefunden: Sie bauen auf wenig Raum in die Höhe. Auf einer Grundfläche von unter zwei Quadratmetern finden am SHL-Tower bis zu sechs Polier-, Schleif- oder Entgratwerkzeuge Platz. Sie lassen sich an der auf einen festen Sockel montierten Stahlkonstruktion in flexibler Anordnung anbringen. So kann sie der Roboter in der Fertigungsstraße platz- und wegesparend einsetzen.

Der SHL-Tower gibt dem Benutzer volle Kontrolle über die verwendeten Werkzeuge. Jede Antriebseinheit lässt sich eigenständig ansteuern, die Spindeldrehzahlen sind stufenlos regelbar. Optional verfügt der Bearbeitungsturm zudem über eine um 360 Grad schwenkbare senkrechte Achse. Die Spindeln haben einen Abstand von 450 Millimetern und erlauben je nach Konfiguration den Einsatz von Polierscheiben bis zu einer Größe von 500 Millimetern. Die reibungslose Datenübertragung von und zu den Werkzeugen stellt eine Profinet-Insel in Echtzeit sicher. Damit behält der Anwender jederzeit den Überblick über den Betriebszustand. Darüberhinaus besitzt der SHL-Tower zwei große Auffangtrichter mit Zentralanschluss. Diese nehmen abgeschliffene Materialteile auf und führen sie der Wiederaufbereitung oder der Entsorgung zu.

Optional lässt sich der SHL-Tower mit praktischem Zubehör weiter aufwerten. Eine Greifer-Reinigungsstation steht ebenso im Katalog wie Dosierpistolen für Flüssigpaste. Der SHL-Tower nutzt begrenzten Platz in der Fertigungsstraße effizient und reduziert zudem die Wege für den Roboter.

Am SHL-Tower lassen sich auf wenig Raum bis zu sechs Schleif-, Polier- oder Entgratwerkzeuge anbringen.

Eine Greifer-Reinigungsstation ist optional erhältlich.

 

 

 

 

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Neue Bedienoberfläche für das HMI von SHL

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Schnell und leicht zu bedienen

SHL macht seine Schleif- und Polierroboter noch bedienerfreundlicher und spendiert dem bewährten Human Machine Interface (HMI) eine neue bedienerfreundliche Nutzeroberfläche. Beim Design stand die Ergonomie im Mittelpunkt, damit die Handhabung möglichst einfach und selbsterklärend ist. Damit lassen sich komplexe Anlagen intuitiv und effizient steuern.

Herzstück ist der große Touchscreen. Er stellt selbsterklärend das komplette Anlagenlayout grafisch dar. Tippt der Benutzer eine bestimmte Anlagenkomponente an, blendet das HMI alle maschinenspezifischen Parameter und Einstellungen ein. Alle wichtigen Systembuttons stehen zentral am unteren Bildschirmrand, seitlich lässt sich eine zusätzliche Menüleiste öffnen. So hat der Anwender alle wichtigen Daten im Blick und die volle Kontrolle über die gesamte Anlage.

Das neue System beinhaltet zudem weitere praktische Features: Für bessere Übersicht lässt sich die Farb- und Parameterstruktur individuell einrichten, weitere Anpassungen sind problemlos möglich. Eine passwortgeschützte Benutzerverwaltung und ein Fehlermeldungsspeicher gehören ebenso zur Ausstattung wie eine integrierte Datenbank, die alle Daten für die Betriebs- und Maschinendatenerfassung sowie die Qualitätssicherung bereithält. Mit dem „Pathoptimizer“ des HMI hat der Benutzer zudem das Handling des Werkstücks stets unter Kontrolle. Die grafische Darstellung zeigt ganz genau wo, was und wie bearbeitet wird.

Das SHL-HMI lässt sich vielseitig einsetzen. Die Steuereinheit kann mittels Profinet mit jeder SHL-Maschine sowie verschiedenen Robotertypen zu einer funktionellen Einheit verbunden werden. Zudem ist das SHL HMI die Basis für die Industrie 4.0 Anforderungen.

 

Mit der neuen Bedienoberfläche für das HMI von SHL hat der Anwender die ganze Anlage per Touchscreen unter Kontrolle und alle wichtigen Daten im Blick.

Das Handling im Blick: Der Pathoptimizer zeigt ganz genau wo, was und wie bearbeitet wird.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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SHL Universalmaschine vom Typ EP 550 / DP 550

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Effizienter Allrounder zum Polieren, Schleifen und Bürsten vieler Materialien

Wenn in der Serienproduktion Polierarbeiten anfallen, geht ohne Automation nicht mehr viel: Manuelles Bearbeiten ist zu teuer, erfüllt aber auch die Ansprüche an Präzision und Reproduzierbarkeit nicht mehr. Allerdings ist das exakte Polieren von Teilen aus unterschiedlichen Werkstoffen eine Wissenschaft für sich. Hier kommt die Universalmaschine vom TYP EP 550 / DP 550 der SHL AG aus Böttingen ins Spiel. Sie ist speziell für das automatisierte Polieren, Schleifen und Bürsten konstruiert und ermöglicht sehr gute Oberflächenqualitäten.

SHL bezog bei der Entwicklung die neuesten Erkenntnisse der Poliertechnologie mit ein. Die Maschine verfügt über eine (EP 550) oder zwei (DP 550) Polierscheiben mit einem maximalen Durchmesser von 550 Millimeter. Die Anlage erfüllt zudem die speziellen Anforderungen beim Polieren profilierter Werkstücke mit komplexen Geometrien aus Metall, Holz und Kunststoffen.

Die Steuerung erfolgt vom zentralen SHL-Schaltschrank aus. Über ein SHL-BUS-System wird die Maschine mit dem Roboter zu einer funktionellen Einheit verbunden. Bedienen lässt sich die Anlage komfortabel per Touchscreen. Über dieses HMI kann der Werker etwa die Drehzahl der Antriebsspindel einstellen, die Geschwindigkeit auf den jeweiligen Einsatzbereich anpassen oder den Anpressdruck der Polierscheiben regeln. Optional kann die EP 550 / DP 550 mit Flüssig- oder Festpaste versorgt werden.

Die EP 550 / DP 550 gleicht beispielsweise automatisch die Abnutzung der Polierscheibe aus. Eine elektronische Steuerung sorgt dafür, dass der Berührpunkt konstant bleibt und die Scheibe bei Bedarf nachfährt. Und das mit einer Genauigkeit von +/- 0,5 Millimetern. Die Einheit ist zudem kompakt gebaut, was großen Freiraum für die Werkstückbewegung erlaubt. Optional ist ein Schleifarmaufsatz mit einer Bandlänge von 3.000 Millimetern erhältlich, mit dem sich die Poliereinheit in kurzer Zeit zur Schleifeinheit umrüsten lässt.

 

Die Poliereinheit EP 550 verfügt über eine Polierscheibe.

Die Poliereinheit DP 550 ist für zwei Polierscheiben ausgelegt.

 

Mit dem Schleifarmaufsatz lässt sich die Poliereinheit in eine Schleifeinheit umrüsten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Böttinger Vorschüler zu Besuch bei der Firma SHL AG

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BÖTTINGEN – Der St. Marien Kindergarten aus Böttingen besuchte mit seinen Vorschülern am 03.07.2018 die Firma SHL AG.

Als die Kinder bei der Firma SHL AG ankamen, wurden sie als erstes begrüßt und hörten anschließend die Firmengeschichte der SHL AG. Bevor die Firmenbesichtigung startete wurde ihnen zum besseren Verständnis noch eine Präsentation über Roboter vorgeführt, welche den Kindern zeigte, für was Roboter überhaupt verwendet werden und für was sie nützlich sind.

Anschließend startete die Firmenbesichtigung durch die Konstruktion, Produktion und Montage bis hin zu fertig aufgebauten SHL-Roboteranlagen in der Applikationshalle. Hier konnten die Kinder einen Roboter in Aktion erleben und waren dabei sehr interessiert.

Weiter ging es im Schulungs- und Technologiezentrum. Hier wurde speziell für die Kinder ein Roboter – Programm angefertigt. Die Kinder konnten durch die Betätigung eines Knopfes, selbstständig einen Roboter in Bewegung setzen. Das haben alle Kinder erfolgreich und mit sehr viel Spaß gemeistert.

Für einen runden Abschluss wurden die Kinder und ihre Erzieherinnen auf ein Kaltgetränk in die Cafeteria eingeladen. Als Andenken an diesen tollen Tag erhielten sie ein Malbuch und eine Tasche mit einigen kleinen Geschenken.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Foto der Kindergartengruppe mit Erzieherinnen + SHL Betreuerinnen Nadja Hoffmann und Alicia Grimm)

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