Zwei Drehpositionierer mit je 6,5 m Spannweite

Um auch die größten Maschinenrahmen von HSM hochgenau spannen und schweißen zu können, verfügt die Severt-Anlage über zwei Drehpositionierer mit jeweils 6,5 m Spannweite und 8 Tonnen Tragfähigkeit. Nachdem die Rahmen maximal 5,5 m lang sind, hat der Roboter selbst beim größten Maschinenrahmen vorn und hinten noch 0,5 m Platz, um für Schweißungen im Inneren in den Rahmen hinein zu kommen.

Während die Anlage schweißt – ein Programm läuft bei großen Maschinenrahmen rund zehn bis zwölf Stunden – haben die beiden Bediener genügend Zeit für das Rüsten der zweiten Station oder für andere vorbereitende Arbeiten. Denn nach Erfahrung von HSM funktioniert das Schweißen von Rahmen, die schon mehrfach auf der Anlage waren, inzwischen so gut, dass bis auf das gelegentliche Wechseln der Schweißdüse keine weiteren Eingriffe nötig sind. Um den gewünschten prozesssicheren Dauerlauf sicherzustellen, wurde die Anlage mit einem taktilen Sensor zur Nahtfindung, der den Nahtanfang ermittelt, und einem Lichtbogensensor, mit dem die Anlage während des Schweißens automatisch der Schweißnaht folgt, ausgestattet. Dadurch werden Toleranzen und Wärmeverzüge beim Schweißen kompensiert. Desweiteren ist die Anlage mit einer automatischen TCP-Kontrolleinheit ausgerüstet, die den TCP kontrolliert und damit gewährleistet, dass der Brenner an der richtigen Stelle schweißt.

Obwohl die Anlage sehr große Rahmen verschweißt, und dies auch noch auf zwei Stationen, kommt sie mit einem vergleichsweise kleinen Roboter aus. Die Erklärung von Ulrich Kerkhoff, zuständig für den Vertrieb Roboter- und Anlagentechnik bei der Severt Vertriebs GmbH: „Am Anfang des Projekts haben wir überlegt, welchen Robotertyp wir einsetzen. Dabei waren zwei Roboter in der engeren Wahl, einer mit 1.400 mm Reichweite und einer mit 2.006 mm. Wir haben uns für den kleineren Roboter entschieden, da sich in diversen Simulationen gezeigt hat, dass sich der große Roboter beim Eintauchen in den Rahmen in verschiedenen Positionen selbst behindert hätte. Dadurch war der kleinere Roboter trotz der Größe der Anlage die bessere Wahl."

Offline-Programmierung half bei Roboter-Auswahl

Bei der Auswahl des Roboters erwies sich das Offline-Programmiersystem act/weld von Alma, mit dem inzwischen sämtliche Programme der Roboterschweißanlage erstellt werden, als ideale Hilfe. Ulrich Kerkhoff: „Mit der Alma-Software konnten wir vorab prüfen, welche Roboter-Technik und welche Peripherie für die anfallenden Schweißarbeiten die beste Lösung sind." Ralf Pitz, Leitung und Projektmanagement 3D-Produkte bei der Alma GmbH, ergänzt: „Dies alles haben wir im Besprechungsraum von HSM live ermittelt. Wir haben die Daten der Bauteile ins System geladen und die unterschiedlichsten kritischen Situationen überprüft und konnten damit in kürzester Zeit fundierte Entscheidungen treffen. Dabei hat sich gezeigt, dass wir mit dem kleineren Roboter sowohl außen am Bauteil als auch beim Schweißen im Inneren des Rahmens besser zurechtkommen."

Obwohl Severt als Anlagenbauer für die Offline-Programmierung seiner Roboteranlagen die Lösung von Alma empfiehlt, hat sich HSM in der Entscheidungsphase auch die Offline-Programmiersysteme anderer Hersteller zeigen lassen. Das Resümee von Stefan Grimminger: „Viele Lösungen waren in unseren Augen eher Kompromisse oder Spielereien, während wir bei Alma sofort gesehen haben, dass die Lösung tiefer einsteigt, professioneller ist und sich dennoch sehr einfach bedienen lässt. Manche Systeme wären zwar etwas günstiger gewesen, aber lange nicht so gut und ausgereift. Zudem waren wir von Anfang an überzeugt, dass die Alma-Lösung auch funktionieren wird. Und wir wurden nicht enttäuscht."

Dies deckt sich auch mit den Erfahrungen von Severt. Ulrich Kerkhoff: „Wir arbeiten schon viele Jahre mit Alma erfolgreich zusammen, und es hat sich immer wieder bestätigt, dass act/weld ein absolut durchdachtes und professionelles Offline-Roboter-Programmiersystem ist, das zudem durch seine Anwenderfreundlichkeit begeistert." Programmiert wird das Roboter-Schweißportal von HSM heute wie folgt: HSM überträgt das CAD-Modell des zu schweißenden Bauteils in die Alma-Software, die aus diesen Daten ein kinematisches Modell erstellt, das alle Achsen der Anlage beinhaltet – inklusive deren Reichweite, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Dadurch lässt sich schon bei der Offline-Programmierung der Prozess überwachen. act/weld generiert aus diesen Angaben die Schweißbahnen und Raumbewegungen der Anlage. Dazu kennt die Software sämtliche Möglichkeiten der Anlage und setzt sie nach Bedarf ein. So nutzt act/weld zum Beispiel spezielle Funktionen für Schweißanfang und -ende, bestimmt die Art des Schweißprozesses sowie den Einsatz der taktilen Nahtfindung und des Lichtbogensensors.

Das Resultat begeistert jeden Schweißfachmann. Ulrich Kerkhoff: „Für eine Offline-Programmierung erreicht die Anlage eine beeindruckende Qualität der Schweißnähte. Die Gründe: Durch das taktile Suchen des Nahtanfangs und den Lichtbogensensor zur exakten Führung des Brenners wird auch bei Toleranzen die Schweißbahn sehr exakt eingehalten. Gleiches gilt für die verschiedenen Parameter des Schweißprozesses. Die Anlage schweißt immer genau nach den Vorgaben; bei HSM in der Regel stechend mit zehn Grad Vorhaltewinkel, mit dem Brenner exakt in der Winkelhalbierenden und genau mit der gewünschten Geschwindigkeit."

Große Erfahrung im Umgang mit Robotern ist für all das nicht erforderlich. Auch dies kann HSM mit Tatsachen belegen. Stefan Grimmlinger: „Obwohl das System sehr komplex ist und auch eine der größten Investitionen in der Unternehmensgeschichte von HSM darstellt, haben wir für die Bedienung der Anlage nicht auf Mitarbeiter mit Roboter-Erfahrung gesetzt, sondern auf frisch ausgelernte Auszubildende. Wir haben lange hin und her überlegt und uns dann für die jungen Leute entschieden, da sie über die nötige Computer-Beherrschung verfügen, die wir insbesondere für das Offline-Programmiersystem brauchen. Zudem sind die jungen Mitarbeiter offen für Neues, was uns sehr wichtig war." W