Eine Roboterschweißanlage als Lösung für Losgröße 1

Mit einer wegweisenden Roboterschweißanlage liefert Arburg, der renommierte Hersteller von Maschinen zur Kunststoffverarbeitung, ein Beispiel, dass sich Losgröße 1 und Vollautomation nicht ausschließen. Im Gegenteil: Solche Herausforderungen löst man am Stammsitz in Loßburg effizient und wirtschaftlich.

Ein Musterbeispiel für die State-of-the-art-Produktionstechnik bei Arburg findet sich in der Blechfertigung. Hier entstehen die tonnenschweren Maschinenständer für die Spritzgießmaschinen in allen erdenklichen Ausführungen.
Die fertigungstechnischen Besonderheiten dabei bringt Wolfgang John, Abteilungsleiter spanlose Fertigung, auf den Punkt: „Wir produzieren hier ausschließlich kundenauftragsbezogen, was bei dem breiten Spektrum und der Modularität unserer Spritzgießmaschinen oftmals Losgröße 1 bedeutet. Dafür benötigen wir eine Roboterschweißzelle mit maximaler Flexibilität, bei der Offline-Programmierung, höchste Verfügbarkeit und Prozesssicherheit sowie Schweißergebnisse erster Güte unabdingbar sind.“

Die Schweißspezialisten von Yaskawa Europe machten hier das Rennen. Und was diese in enger Zusammenarbeit mit den Arburg-Verantwortlichen in Loßburg installiert haben, kann sich sehen lassen: Auf engstem Raum präsentiert sich eine rund 11 m lange und 4,5 m breite Hightech-Schweißzelle, an deren X-Y-Z-Portal ein Motoman MA2010 Sechsachsroboter hängend montiert ist.
Zwei Sonderdrehpositionierer nehmen über entsprechende Vorrichtungsträger die vorgehefteten, bis zu 5.500 mm langen und 3 t schweren Maschinenständer auf, die dann vom Schweißroboter in perfekter Wannenlage MAG-geschweißt werden.

Alle Maschinenständer sind aus dem Blechwerkstoff S235, wobei die Materialdicke zwischen 5 und 8 mm modellbedingt variiert. Eine 500-A-Schweißquelle von Lorch sowie ein wassergekühlter Schweißbrenner garantieren in Verbindung mit dem bahngenauen und dynamischen Motoman-Roboter hohe Schweißgeschwindigkeiten bei gleichzeitig erstklassiger Nahtqualität.
„Wir ziehen pro Bauteil Schweißnähte von bis zu 100 Metern. Da sind wir auf Effizienz und reproduzierbare Qualität angewiesen. Denn die Schweißnähte müssen nicht nur optischen Ansprüchen genügen, sondern vor allem auch bei Behältern für Hydrauliköl dauerhaft dicht sein“, verrät Wolfgang John.

Tatsächlich kann man in der Praxis nur staunen, wie dynamisch der schlanke Schweißroboter mit seinem innenliegenden Schlauchpaket zu Werke geht. Selbst in Ecken oder bei engen Radien muss der MA2010 seine Schweißgeschwindigkeit kaum herabsetzen. Weitgehend spritzerfreies Schweißen kündet von der sicheren Beherrschung des Prozesses.

Die Synchronisation der insgesamt 11 NC-gesteuerten Achsen – sechs vom Roboter, drei vom Portal und zwei vom Positionierer – übernimmt die DX200-Steuerung mit gewohnter Souveränität.

Die größte Herausforderung an der Anlage sind die geringen Losgrößen, die immer mehr in Richtung 1 tendieren. Doch im Kampf gegen unproduktive Rüstzeiten zeigt man sich gut gewappnet, wie der Arburg-Gruppenleiter elektrische Betriebsmittelkonstruktion Martin Braun versichert: „Wir setzen konsequent auf die Möglichkeiten der Offline-Programmierung. Zudem haben wir viel Kreativität in die Konstruktion eines intelligenten Vorrichtungsträgers mit hochflexiblem Spannsystem investiert, der es uns erlaubt, alle Maschinenständervarianten mit wenigen Handgriffen innerhalb von Minuten sicher zu spannen. Nur so können wir die Herausforderung Losgröße 1 bewältigen.“

Für die Programmierung neuer Bauteile am Rechner kommt bei Arburg das vollumfängliche Offline-Programmiersystem MotoSim von Yaskawa zum Einsatz, von dem sich die Bediener begeistert zeigen. Dieses System erlaubt eine realistische 3D-Simulation, indem es das gleiche kinematische Modell wie die Robotersteuerung DX200 verwendet.
Auch die Programmiersprache ist identisch, was es ermöglicht, Schweißprogramme komplett offline zu entwickeln. „Mit MotoSim verkürzen wir die Programmierzeiten erheblich und reduzieren den Aufwand für das finale Teachen an der Anlage um rund 80 bis 85 Prozent“, so Martin Braun.

Derzeit sind nahezu 100 Maschinenständer-Varianten im Speicher der Steuerung hinterlegt, weitere werden folgen. Nach der Umrüstung von einem Bauteil auf das nächste muss der Bediener nur das passende Programm anwählen, und der Roboter spult sein Schweißprogramm ab. Um dabei eine sehr hohe Sicherheit zu gewährleisten, ist die Schweißzelle mit jeder Menge Sensorik und speziellen Messmitteln zur Sicherstellung der Anlagengeometrie ausgestattet. So lässt sich jede einzelne Achse des Roboters durch Anfahren spezieller Kalibrierpunkte einzeln vermessen, und auch das sichere Aufspannen der tonnenschweren Bauteile ist natürlich sensorisch überwacht. Industrie 4.0 lässt grüßen.

Ralf Högel