Automatisiertes Qualitätsschweißen
Hand in Hand werden Stapler geschweißt
Schweißroboter von igm fertigen in den beiden Moosburger Jungheinrich-Werken Kernbaugruppen für Stapler, Lager- und Systemfahrzeuge. Insgesamt 33 Roboter arbeiten allein oder Hand in Hand mit einem weiteren Roboter zusammen.
In den bayerischen Produktionsstandorten von Jungheinrich werden im Stammwerk Moosburg Gegengewichtsstapler gebaut und im Moosburger Industriegebiet Degernpoint Systemgeräte für innerbetriebliche Logistikprozesse. Das Werk Degernpoint gilt dabei als eines der modernsten Werke für Lager- und Systemfahrzeuge.
Gefertigt wird nach Kundenwunsch, was zum Teil eine Fertigung von Losgröße 1 bei hoher Effizienz bedeutet. Zu den Highlights zählen automatische Hochregalstapler, die Lasten auf eine Lagerfachhöhe von 17 Meter ablegen. „Wir haben unsere Fertigung sowohl in Moosburg als auch in Degernpoint so aufgebaut, dass wir weitestgehend ohne Rüstzeiten fertigen“, erläutert Bernhard Petermaier, stellvertretender Leiter Werksdienste. „Dabei ist die Fertigungstiefe in Degernpoint höher als im Stammwerk. Generell werden die zu bearbeitenden Stahlteile und die Schienen für die Hubmasten aus einem automatisch arbeitenden Lager den Sägen beziehungsweise den Laserschneidanlagen zugeführt. Es folgt im Stammwerk das automatische Fräsen. Rüstzeiten, außer Werkzeugwechsel bei Verschleiß, fallen nicht an, da nur die Enden selbst bei unterschiedlich langen Schienen in gleicher Weise bearbeitet werden. In Degernpoint gibt es noch die mechanischen Bearbeitungstechnologien Drehen und Biegen für die Fertigung von Kleinteilen für Masten, Rahmen und Fahrerstand.“
Nach der Kommissionierung der zu verschweißenden Teile und Baugruppen werden die zu fügenden Teile positionsgerecht gespannt und geheftet. Die gehefteten Baugruppen werden in die igm-Werkstückpositionierer eingespannt und dort automatisch geschweißt. Gefertigt werden so Hubmaste, Chassis, Fahrerplattformen und Hubzylinder.
Seit mehr als 30 Jahren liefert das österreichische Unternehmen igm Roboterzellen nach Moosburg. Derzeit arbeiten im Stammwerk insgesamt 22 Einzelroboter in Roboterzellen, in denen sie allein oder Hand in Hand mit einem weiteren Roboter zusammenarbeiten. In Degernpoint sind es elf igm-Roboter.
Visualisierung der Anlage und Betriebszustände
Von den 22 igm-Robotern im Stammwerk arbeiten acht Stück in vier baugleichen Roboterzellen, die vorrangig Hubmasten schweißen. In den beiden neuesten Schweißzellen sind zwei Roboter der Baureihe RTE 400 installiert. Jeder der beiden Roboter hat seine eigene Steuerung und sein eigenes Programmierhandgerät. Die Steuerung der Bewegungen der Roboterachsen und der L-Positionierer, in die die Werkstücke eingespannt sind, erfolgt über die von igm entwickelte K6-Steuerung. Für jeden der beiden Roboter gibt es ein Bedienpanel und ein Programmierhandgerät der neuesten, K6-Generation.
„Ausgerüstet mit 15-Zoll-Touchscreens bieten diese Bedienpanels eine übersichtliche Visualisierung der Anlage und der Betriebszustände“, erläutert Peter Scheichenbauer, Vertriebsleiter igm. Über die Bedienpanels wählt der Bediener die Betriebsart aus, ruft die Arbeitsprogramme auf, startet den automatischen Schweißprozess oder stellt den Programmiermodus ein. Die programmierten schweißtechnischen Abläufe werden auf einem Server abgelegt und stehen für die Fertigung gleicher Baugruppen jederzeit zur Verfügung. Die Programme lassen sich bei Konstruktionsänderungen problemlos aktualisieren. Das gilt auch für die Bewegungen der L-Positionierer. Sie sichern, dass die Schweißnähte der sicherheitsrelevanten Baugruppen stets in die vorgeschriebene Wannenlage positioniert werden.
Über den Touchscreen des Bedienpanels erhält der Bediener auch Meldungen zum Anlagenstatus oder Anzeigen zu Störungen des Schweißprozesses. Angezeigt werden beispielsweise Gas- oder Wassermangel sowie Lichtbogenprobleme oder Brennerabschaltung. Ebenso wird der Status der L-Positionierer abgefragt und angezeigt: Ist ein Werkstück vorhanden, gespannt oder nicht gespannt.
14 Achsen sorgen für Zugänglichkeit
Für die Zugänglichkeit der Schweißbrenner an die Schweißnähte sorgen je nach Arbeitsaufgabe bis zu 14 Achsen: Zu den sechs Roboterachsen in der Standardausführung bieten Drehsockel und Gelenkachse zwei weitere Roboterachsen. Je nach Bedarf erhöhen weitere periphere Achsen die Zugänglichkeit der Schweißbrenner an die Schweißnähte in der Wannenlage: Dazu stehen Fahrbahnen in X- und Y-Richtung sowie Höhenfahrwerke zur Verfügung. Ist der L-Manipulator zusätzlich zur Dreh- und Kippachse noch mit einem Hubwerk ausgerüstet, ergibt sich die Summe von 14 programmierbaren Achsen. Insgesamt kann die Robotersteuerung bis zu 32 Achsen ansteuern. Neben der Programmierung mit Hilfe des Programmierhandgeräts lassen sich die Bewegungen der Schweißdüse auch durchs Offline-Teachen programmieren.
Generell lassen sich igm-Roboter für alle berührungsfreien Schweiß- und Schneidverfahren einsetzen. Je nach Material und Blechdicke werden die passenden Verfahren eingesetzt. Die Jungheinrich-Werke in Moosburg setzen MAG-Schweißprozesse in unterschiedlichen Varianten ein: Sie reichen vom Einzeldraht- bis zum Tandem-Prozess, vom Baustahlschweißen bis zum Fügen von Feinkornstählen, die dank höherer Zugfestigkeit den Einsatz von Blechen geringerer Dicke ermöglichen. Die Konstruktion der igm-Roboter bietet gerade auch beim MAG-Schweißen praxiswirksame Vorzüge: Alle fürs Schweißen notwendigen Medien werden zuerst durch die erste Achse und dann durch die Hohlwelle in der Handachse geführt. Auf diese Weise kann der Brenner zwei Umdrehungen vollziehen. Das bringt wesentliche Vorteile bei der Zugänglichkeit an engen Werkstücken sowie bei kreisförmigen Nähten.
Die Vorzüge der Gelenkbauweise nutzend, sorgen Drehstrom-Servoantriebe für hohe Beschleunigungen sowie spielfreie Getriebe für schnelle und exakte Bewegungsabläufe.
Die Fertigung von Hubmasten im Stammwerk erfolgt im Pendelbetrieb. Während die beiden Roboter, gut abgeschirmt, beispielsweise in der linken Kabine arbeiten, wird hauptzeitparallel das nächste geheftete Schweißteil in den L-Manipulator eingespannt. Ist die Fertigung in der linken Kabine beendet, fahren die beiden Roboter auf der X-Achse in die rechte Kabine.
Auch in einer kürzlich nach Degernpoint gelieferten Schweißzelle arbeiten zwei igm-Roboter Hand in Hand. Sie arbeiten jedoch in nur einer Kabine. Dort schweißen sie Hubmastschienen, die bis zu 7,50 Meter lang sind. Gemessen an der Schweißzeit sind die Rüstzeiten recht kurz, so dass sich eine zweite Kabine mit einem entsprechend großen L-Manipulator nicht rentieren würde. Solche langen Hubmastschienen werden für die automatischen Hochregalstapler, die Lasten auf eine Lagerfachhöhe von 17 Meter ablegen können, gebraucht. In dieser Roboterzelle bewegen sich die Roboter auf einer zehn Meter langen X-Achse mit Querfahrwerk (Y-Achse).
70 Prozent Zeitersparnis
Für die igm-Roboterzelle, in der Schwingschubrahmen für Hochregalstapler geschweißt werden, rüstete igm den Roboter so aus, dass er sowohl mit einem Singleschweißbrenner als auch mit einem Brenner fürs Tandemschweißen arbeiten kann. „Bei diesem Bauteil“, erläutert Bernhard Petermaier, „sind große und lange Nähte zu schweißen. Gerade dort lohnt sich der Einsatz des Tandemschweißens. Durch dieses Verfahren konnten wir die Schweißzeit signifikant reduzieren. Auf die Schweißgeschwindigkeit bezogen, sind wir dort um etwa 70 Prozent schneller. Auch in dieser Roboterzelle schweißen wir unterschiedliche Blechqualitäten sowohl im Single- als auch im Tandem-Verfahren. Daher müssen die unterschiedlichen Schweißbrennern auch mit unterschiedlichen Drahtqualitäten versorgt werden.“
„Dazu“, erklärt Peter Scheichenbauer, „haben wir eine Sonderlösung der Zuführung von unterschiedlichen Drahtqualitäten aus sechs Drahtfässer erarbeitet. Am Roboter ist nur Platz für drei Drahtvorschubmotoren. An diese Vorschubmotoren werden alle sechs Drähte herangeführt. Zum Brennerwechsel, der dank Bajonettverschluss problemlos erfolgt, werden die aktuell geforderten Drähte manuell in die Vorschubmotoren eingeführt. Diese manuelle Prozedur“, betont Peter Scheichenbauer, „erfordert weniger Zeit als der Austausch der Drähte durch das ganze Zuführpaket.“ as
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