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Ausgangslage / Aufgabenstellung |
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| Da Stähli, ein Hersteller von Stahlschränken, mit zunehmendem Preisdruck konfrontiert wurde, sah er sich zu einer Produktivitätssteigerung gezwungen. Insofern war eine Automatisierung der Schweißprozesse unumgänglich. | |
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Realisation / Lösung |
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 | | Punktschweißen von Stahlschränken |
Heute schweißt eine Roboterzelle die Stahlschränke. Bei der Anlage handelt es sich um ein flexibles Punktschweiß-Bearbeitungszentrum mit einem KUKA Roboter KR 125. Der Sechsachser fertigt auf einem Drehtisch im Widerstandspunktschweiß-Verfahren Garderobenschränke. Beide Hälften des Drehtisches sind mit einem Schweißtisch, bestehend aus einer 1.500 x 2.200 mm großen Kupferplatte, und mit einer Universallehre für die Schränke ausgerüstet. In der Anlage lassen sich Teile von bis zu 2.200 mm Höhe, 1.500 mm Breite und 600 mm Tiefe schweißen. Um die gesamte Produktpalette mit einem Roboter abzudecken, hat KUKA den KR 125, der ohnehin über mehr als 2,4 m Reichweite verfügt, mit einer Armverlängerung von 400 mm versehen.
Das Einlegen der Schrankelemente dauert durchschnittlich fünf Minuten, der Zyklus des Roboters, bei dem zirka 75 Schweißpunkte gesetzt werden, nur etwa 2,5 Minuten. Während der Roboter an einem Platz schweißt, nehmen Werker das fertige Teil von dem zweiten Schweißtisch und bestücken diesen erneut. Die Anlage produziert in täglich 8,5 Stunden rund 100 Schränke. Derzeit sind für knapp 70 Modelle Programme in der Robotersteuerung hinterlegt. Zusätzliche Varianten lassen sich komfortabel über die Windows-Oberfläche des KUKA Control Panels programmieren.
Für die Außenseite der Schränke verwendet der KR 125 eine X-Zange. Dabei verhindert eine zwischen der äußeren Elektrode und dem Blech positionierte Kupferplatte, dass die Schweißpunkte hinterher von außen sichtbar sind. Die erforderliche Festigkeit bleibt bei dem Verfahren erhalten. Eckverbindungen werden mit einer C-Zange und am Schrankboden mit einer Doppel-C-Zange geschweißt. Indem der Roboter die Doppel-C-Zange pneumatisch schwenkt, verkürzt er seinen Weg zur nächsten Ecke. Darüber hinaus ist ein 650 mm langer Doppelpunkter zum Heften der Rückwand im Einsatz. Die Werkzeuge sind nach Maß gefertigt, damit der KR 125 in den bisweilen sehr verwinkelten Schränken problemlos alle Ecken erreicht. | |
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Systemkomponenten / Auftragsumfang |
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- KUKA Roboter KR 125
- PC-basierende Robotersteuerung einschließlich Control Panel mit Windows-Oberfläche
- Schweißzangen
- Werkzeugwechselstation
- Drehtisch
- umfangreiche Schutzeinrichtungen wie Zäune, Lichtschranken und eine in der Mitte des Drehtisches verlaufende Plexiglasabtrennung
- Roboterprogrammierung
- Montage
- Inbetriebnahme
Lieferung durch den KUKA Systempartner Soudomatic Hüni & Co, Forel, Schweiz. | |
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Ergebnis/Erfolg |
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- Produktivitätssteigerung
Vor der Inbetriebnahme der Roboterzelle hat Stähli an einem Schrank durchschnittlich 24 Minuten lang geschweißt, heute dauert es höchstens noch acht Minuten. Aufgrund der erzielten Produktivitätssteigerung, die auch auf einer höheren und gleichmäßigeren Qualität und dem Wegfall von Fehlzeiten beruht, rechnet der Betreiber mit einer Amortisation innerhalb von etwa vier Jahren.
- Schneller Werkzeugwechsel
Die Zelle ist mit einem automatischen Zangenwechselsystem ausgestattet. Da die Zangen pneumatisch betrieben werden und deren Ankoppelung ebenfalls mit Hilfe von Druckluft erfolgt, kommt das System mit einem Medium aus. Zudem erkennt die Steuerung, ob der Roboter die richtige Zange aufgenommen hat. Die Werkzeuge sind jeweils mit einem Flansch versehen, auf dem die Anschlüsse für Wasser, Luft und Strom aufgesteckt werden. Beim Abkoppeln saugt eine auf dem Roboterarm befestigte Pumpe das zum Kühlen der Zange benutzte Wasser zurück.
- Hohe Flexibilität
Der Zangenbahnhof ist für sechs Werkzeuge ausgelegt, sodass momentan noch zwei Plätze frei sind. Folglich lassen sich weitere Zangen schnell nachrüsten; ein Vorteil, der die Flexibilität des Systems gegenüber neuen Schrankmodellen belegt.
- Geringere Investitionskosten
Entgegen der gängigen Praxis ist nicht jede Zange, sondern ausschließlich der Greifer des Roboters mit einem Transformator ausgerüstet. Der Kundennutzen liegt in verringerten Investitionskosten und in der kompakteren Bauform der Zangen. Überdies wählte man einen Mittelfrequenztransformator, der wesentlich kleiner und leichter ist als ein konventioneller.
- Qualitätsgewinn
Die Schweißsteuerung, die mit der Robotersteuerung kommuniziert, arbeitet auch im Mittelfrequenz-Bereich. Daher erreicht der Betreiber einen merklichen Qualitätsgewinn, denn die Schweißsteuerung reagiert so spürbar schneller und gewährleistet folglich einen präziseren Schweißprozess.
- Wirtschaftlichkeit
Das Widerstandspunktschweiß-Verfahren ist ökonomischer als Kleben oder Nieten und außerdem optisch ansprechender als der Einsatz von Metallbolzen. | |
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