Flexible Roboter schaffen Effizienz

Stefanie Nüchtern-Baumhoff, Referentin Unternehmenskommunikation bei Carl Cloos Schweißtechnik, Haiger

Das 1850 gegründete Familienunternehmen Meiller mit Hauptsitz in München kann auf eine lange Tradition zurückblicken. Mit der Fertigung und dem Vertrieb von Kippaufbauten und Kippanhängern sowie hochwertigen Aufzugtüren hat sich Meiller weltweit einen Namen gemacht. Durch die enge Zusammenarbeit mit Lkw-Herstellern werden die Fahrgestelle und Aufbauten optimal aufeinander abgestimmt.

Am tschechischen Produktionsstandort Slaný investierte das Unternehmen kürzlich in eine neue Roboteranlage der Carl Cloos Schweißtechnik GmbH. In Slaný fertigen 900 Mitarbeiter Kippaufbauten in unterschiedlichen Ausführungen. Die Anlage sollte sich daher flexibel einsetzen lassen.

Die vielfältige Produktpalette ergibt sich laut Petr Hanzal, Fertigungsleiter bei Meiller in Slaný, durch die unterschiedlichen Anforderungen von Kunden aus verschiedenen Märkten. „In Russland sind vor allem Hinterkipper mit hoher Tragkraft gefordert, in Frankreich meist Zweiseitenkipper, während wir Dreiseitenkipper hauptsächlich nach Deutschland liefern“, erklärt Hanzal. „Wir fertigen nicht in hohen Serien. Daher muss die neue Roboteranlage verschiedenste Bauteile mit unterschiedlichen Abmessungen verarbeiten.“

Die vollautomatisierte Schweißanlage ist die fünftgrößte von Cloos weltweit und die größte ihrer Art in Tschechien. Die Anlage besteht aus drei Arbeitsstationen A, B und C und zwei sechsachsigen Robotern.

In Station A werden Kippbrücken für Hinterkipper geschweißt, in Station B die Kippbrücken-Unterbauten für Dreiseitenkipper, die Station C ist für das Schweißen von kleineren Baugruppen wie Rückwände vorgesehen. Die Umrüstzeiten sind auf ein Minimum reduziert, da nach Programmende an der einen Station sofort der Programmstart in der zweiten Station erfolgen kann: Während die Roboter eine Baugruppe schweißen, wird in der Nebenstation die geschweißte Baugruppe entnommen und eine neue geheftete Baugruppe positioniert. Roboter und Vorrichtungen sind so konzipiert, dass sich möglichst geringe Manipulations- und Schweißzeiten ergeben.

Über ein 33 m langes Portal erreichen die beiden Roboter alle drei Stationen, die in einer Linie angeordnet sind. Die Bewegung in Querrichtung ermöglichen 3,5 m lange Ausleger mit zwei vertikalen, 1,5 m hohen Verschiebeinheiten, an deren unterem Ende die Roboter befestigt sind. Die Roboter können gleichzeitig an einem Werkstück schweißen. Ihr Einsatz garantiert eine hohe Wiederholgenauigkeit von 0,2 mm beim Anfahren eines Punktes.

Die Tragkraft jedes Roboters beträgt 15 kg und der mögliche Arbeitsraum erstreckt sich bis zu einem Durchmesser von etwa 4400 mm. Dadurch können die Roboter die Schweißpositionen sehr gut erreichen. Auf den linearen Bahnen werden sie von Servomotoren angetrieben, die an die Robotersteuerung angebunden sind. Durch die Synchronisierung der Roboterachsen mit den Antrieben der linearen Bahnen lassen sich lange Schweißnähte ohne Unterbrechung ausführen.

Die Stationen A und B sind mit vier Positionierern ausgestattet, die über eine Tragfähigkeit von jeweils 30 t verfügen. Mit den Positionierern können die Baugruppen synchron mit der Roboterbewegung in die geforderte Schweißposition gebracht werden. Beide Stationen sind mit 12 m langen Vorrichtungen zum Aufnehmen und Festspannen von Kippbrücken ausgerüstet. Ein Adapterrahmen für Kippbrücken-Unterbauten gewährleistet einen universellen Einsatz der Anlage. Das hydraulische Aufspannen der Stahlbauteile ermöglicht ein Vorspannen der zu schweißenden Produkte, um Schweißverzug zu kompensieren.

Die Roboter-Sensorik gleicht Toleranzen bei den gehefteten Baugruppen und beim Positionieren in der Vorrichtung aus. Beide Roboter sind mit je drei Sensoren ausgestattet: Der taktile Sensor stellt den Anfang oder das Ende der Schweißnaht fest. Der Lichtbogensensor reagiert während des Schweißens dynamisch auf Toleranzen des Werkstücks. Der Online-Lasersensor kommt dort zum Einsatz, wo sich das taktile Nahtsuchen oder die Suche mit dem Lichtbogen nicht verwenden lässt, insbesondere bei überlappenden Verbindungen. Hier wird der Anfang der Schweißnaht durch eine statische Lasermessung gefunden. Während des Schweißprozesses wird der Brenner mit Hilfe des Lasersensors auf der gewünschten Schweißbahn geführt.

Jeder Roboter ist mit zwei Schweißbrennern ausgestattet: Während sich der gebogene Eindrahtbrenner für kurze, gegliederte und schwierig zugängliche Nähte eignet, kann der gerade Tandembrenner lange gerade Schweißnähte mit hoher Geschwindigkeit ausführen. Beim Tandemverfahren brennen zwei elektrisch unabhängige Lichtbögen im gemeinsamen Schmelzbad. Die hohe Abschmelzleistung sichert höchste Produktivität. So erreicht der Tandembrenner beim Schweißen der Kippbrücken eine Geschwindigkeit von bis zu 120 cm/min. Der Brennerwechsel erfolgt automatisch durch einen Befehl des jeweiligen Programms. Die Offline-Programmierung der Anlage erfolgt mit der RoboPlan-Software von Cloos.

Neben RoboPlan dient die Process Data Monitoring-Software (PDM) zur Überwachung des Programmverlaufes, für Fehlermeldungen sowie zum Monitoring der Schweißparameter. Darüber hinaus ermöglicht die Remote Diagnostics-Software (RSM) eine Fernwartung der Roboter.

Zur Schulung der Bediener dieser komplexen Anlage hat Cloos für Meiller einen kleineren Schweißroboter inklusive Zubehör zur Verfügung gestellt. Das PDM- und RSM-System überwacht auch diesen Arbeitsplatz.

„Die Zusammenarbeit mit Cloos war von Anfang an sehr konstruktiv“, lobt Hanzal. „Als langjähriger Partner kennt Cloos unsere Erwartungen und Anforderungen sehr genau. Dies gab uns die Sicherheit, dass ein solch umfangreiches Projekt auch funktionieren wird.“ In Slaný betreibt Meiller insgesamt vier Roboteranlagen sowie 300 Schweißstromquellen von Cloos.

Die neue, universell einsetzbare Roboter-Schweißanlage hebt die Produktivität und Qualität bei der Produktion der Kippaufbauten auf ein neues Level: Im Vergleich zum vorherigen Handschweißen konnte die Fertigungsszeit auf fast die Hälfte reduziert werden. „Unsere Kunden erwarten Spitzenqualität von uns als Premiumhersteller. Durch die Automatisierung gewährleisten wir reproduzierbare Qualität“, betont Hanzal.

Deshalb treibt Meiller die Automatisierung in diesem Bereich voran und investiert weiter. Derzeit plant das Projektteam eine zusätzliche Fertigungslinie mit zwei Anlagen und drei Robotern. Diese wird voraussichtlich Mitte des Jahres in Betrieb genommen. Hier sollen in Zukunft auch die Bordwände für die Dreiseitenkipper automatisiert geschweißt werden. Damit kann der tschechische Standort bald die in Deutschland so gefragten Dreiseitenkipper vollautomatisiert herstellen. •