Roboter arbeiten Arm in Arm

Die High-Tech-Gasflaschen von Alugas aus Bad Sobernheim sind bis zu 50 % leichter als herkömmliche Flaschen aus Stahl und damit ideal für den mobilen Einsatz geeignet.

Ein wichtiges Element bei Gasflaschen sind die Ventilmuffen. Sie erfüllen zentrale Funktionen im Hinblick auf Sicherheit und Konnektivität. Alugas kombiniert derzeit vier Muffenmodelle mit drei verschieden großen Halbschalen und bietet so ein breites Flaschensortiment für alle Anwendungen an. Bisher wurden die Muffen in einer halbautomatischen Anlage auf die Halbschalen geschweißt. Diese war jedoch in die Jahre gekommen, sie entsprach nicht mehr dem Stand der Technik und den gestiegenen Anforderungen. Gefragt war also eine neue Schweißlösung. Das verwendete Aluminium hat jedoch spezielle Eigenschaften und Verhaltensweisen, unter anderem eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Das erfordert spezialisiertere Prozesse als die Verarbeitung von anderen Metallen wie beispielsweise Stahl.

Ideal geeignet für das Schweißen von Aluminium ist das Wolfram-Inertgas-Kaltdrahtschweißen. Es erlaubt eine sehr genaue Kontrolle über die Wärmezufuhr und ist ideal bei Anwendungen, bei denen hohe Präzision und saubere Schweißnähte wichtig sind. Allerdings: "WIG-Kaltdrahtschweißen ist die Königdisziplin beim Aluminium-Schweißen und erfordert eine genaue Temperaturführung der Werkstücke", erklärt Dominik Sperling, Projektingenieur beim Systembauer Roland Ruegenberg. An diesen wandte sich Alugas auf der Suche nach einem Partner für die Neukonzeption und den Bau seiner maßgeschneiderten Schweißzelle.

Eine seecontainertaugliche, kompakte Anlage

Neben den verschiedenen Halbschalen-Muffen-Kombinationen hatte Alugas noch weitere Anforderungen: Eine Erweiterung des Portfolios sollte möglich sein. Und um die bestehenden Produktionsabläufe beibehalten zu können, musste eine Autonomiezeit von 30 Minuten eingehalten werden. Ebenso wichtig: Die Anlage sollte seecontainertauglich sein. "Das hatte zwei Gründe: Einerseits plante Alugas einen neuen Standort in Übersee, der die gleiche Anlage wie das Stammwerk bekommen sollte. Andererseits sollte die Anlage am deutschen Standort ohne großen Aufwand versetzt werden können", sagt Sperling. Ruegenberg entwickelte eine sehr kompakte Anlage. Sie enthält zwei Schweißaufnahmen mit Vorwärmfunktion; auch der Vorprozess des Laser-Markierens der Muffen und die nachgelagerte Prüfung konnten integriert werden. Trotzdem ist die Anlage so konzipiert, dass die einzelnen Module leicht voneinander zu trennen und wieder zusammenzufügen sind – und damit problemlos in einen Seecontainer passen.

Dass alle Prozesse auf einer Fläche von nur 3×5 m abgebildet werden können, ist zwei Yaskawa-Motoman-Industrierobotern zu verdanken. Diese übernehmen das Bauteil-Handling und den Schweißprozess: "Alle relevanten Handhabungsvorgänge werden parallel zu den einzelnen Schweißvorgängen abgehandelt. So sind die Prozesse optimal ausgelastet", erklärt Sperling. Die Beschickung der Anlage erfolgt manuell – bei den rund 2 kg schweren Halbschalen über Rollenbänder, bei den Muffen über ein Zuführband mit Puffer. Sie werden automatisiert vereinzelt, die Muffen anschließend von einem integrierten Laser mit einem DMC-Code versehen und auf einer temperierten Staustrecke auf die erforderliche Vorwärm-Temperatur gebracht. Beim vollautomatischen Schweißvorgang übernimmt ein Yaskawa-AR900-Schweißroboter die Brennerführung. Danach wird die nun mit einer Muffe versehene Halbschale von einem Handling-Roboter Motoman GP12 zu einer Geometrieprüfstation umgesetzt. Hier werden die Schweißwurzel und Decklage geprüft, eine KI unterstützt die Porenerkennung. Am Ende werden die fertig geschweißten und geprüften Halbschalen über Rollenbahnen ausgeschleust.

Zwei Motoman-Roboter im Einsatz

Für die Konstrukteure bei Ruegenberg war der Motoman GP12 die optimale Lösung für die neue Anlage. Aufgrund seines schlanken Armdesigns ist er auch bei beengten Platzverhältnissen einsetzbar, zudem hat er kurze Beschleunigungs- und Bremszeiten. Seine schnellen und hochdynamischen Servomotoren der Sigma-7-Serie von Yaskawa sind leistungsfähig und ermöglichen präzise Arbeiten bei hohen Taktzahlen. "Robotik ist für uns ein nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug in der Automatisierung", sagt Sperling.

Die Modelle der AR-Serie wurden speziell für die hohen Anforderungen beim Lichtbogenschweißen entwickelt. Sie gewährleisten kurze Prozesszeiten bei hoher Bahntreue und Stabilität. Mit seinen sechs Achsen ist der Roboter bei Alugas in der Lage, die Muffen rundum unterbrechungsfrei auf die Halbschalen zu schweißen. "Der AR900 verfügt über eine integrierte Schnittstelle zur Schweißstromquelle von EWM-Schweißgeräten. Das erlaubt es uns, die Parameter und Programme entsprechend der Anforderungen steuern und die Schweißposition individuell anzupassen. Durch das Anlegen von individuellen Programmen für die jeweilige Schweißanwendung verkürzt sich die Rüstzeit deutlich", sagt Sperling.

Auch die Zusammenarbeit mit Yaskawa hat Sperling überzeugt: "Auf der Suche nach Robotikherstellern, die unsere Vorstellungen in die Tat umsetzen konnten, zeigte sich Yaskawa als zuverlässiger und kundenorientierter Partner, der auch mit Rat und Tat zur Seite steht." Überzeugt hat die neue Anlage auch die Auftraggeber von Alugas. Neu ist der gesamte Markier-, Schweiß- und Prüfprozess in einer modularen und kompakten Anlage. Der vollautomatisierte Schweißprozess garantiert konstante Qualität und Auslastung der Anlage. Zudem ist ein Eingreifen der Mitarbeiter nicht mehr erforderlich.

Hannover Messe, Halle 8, Stand D18