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Schweißen von Rotationskörpern |
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| Ausgangslage / Aufgabenstellung |
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| Wenn Trützschler Rotationskörper für Hochleistungskarden fertigt, also für Öffnungs- und Reinigungsmaschinen in der Textilindustrie, ist äußerste Präzision gefragt. Obwohl aus massiven Stahlplatten bestehend, müssen die Trommeln bei schneller Rotation extrem enge Toleranzen einhalten. Da Trützschler früher mit beträchtlichem Personalaufwand schweißte, wollte er das MAG-Impuls-Schweißverfahren automatisieren. |
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| Realisation / Lösung |
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| Die Basis für die geforderte Qualität legt ein KUKA-Roboter KR 6, der den Schweißprozess über Touch- und Lichtbogensensoren zuverlässig kontrolliert. Der Touchsensor dient zur Nahterkennung. Mit Hilfe dieses Messfühlers ermittelt der Roboter vor dem Schweißen geometrische Differenzen am Bauteil, die gegenüber dem zur Programmierung genutzten Referenzmodell auftreten können. Mit dem Lichtbogensensor verfolgt der KR 6 die Naht während des Schweißprozesses. Eventuelle Abstandsänderungen im Lichtbogen signalisieren der Steuerung Abweichungen des Schweißbrenners von der Fugenmitte, die der Roboter daraufhin durch andere Achsstellungen egalisiert.
Der mit einem Schweißbrenner ausgestattete KR 6 verfährt auf einer Lineareinheit zwischen zwei Arbeitsplätzen, auf denen er die Rotationskörper in zwei Abmessungen schweißt. Die große Trommel hat einen Durchmesser von 1.200 und eine Blechstärke von 22 mm, die entsprechenden Werte der kleinen betragen 690 und 15 mm. Die Robotersteuerung muss die Bewegungen von insgesamt neun Achsen koordinieren, da zu den sechs Achsen des Roboters je eine Achse der Lineareinheit und der zwei installierten Werkstückpositionierer kommen.
Die in einer Rundbiegemaschine geformten Rotationskörper werden mit vier Schweißpunkten manuell zusammengeheftet. Ferner lässt der Anwender an beiden Seiten der Naht Vor- und Auslaufbleche anschweißen, sodass Fehlstellen, die beim Schweißen am Nahtanfang und -ende auftreten können, außerhalb der Trommel liegen. Anschließend setzt ein Kran den Rotationskörper auf einem der Werkstückpositionierer ab. Zum Ausrichten der Längsnaht der Trommel wird die externe Roboterachse manuell im Tippbetrieb verfahren; ein Laserstrahl gibt dabei einen Referenzpunkt für die Nahtmitte vor. Nachdem der Roboter über den Touchsensor noch einmal die Lage der Naht kontrolliert hat, folgt, mit Unterstützung des Lichtbogensensors, das Schweißen der Längsnähte innen und außen. Dann hebt der Kran die Trommel aus der Zelle. Mitarbeiter entfernen die Vor- und Auslaufbleche und heften zwei Böden ein. Nach der erneuten Übergabe an die Zelle schweißt der Roboter die Böden mit Rundnähten an. |
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| Systemkomponenten / Auftragsumfang |
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- KUKA-Roboter KR 6 mit Touch- und Lichtbogensensoren
- PC-basierende KUKA-Robotersteuerung einschließlich Control Panel mit Windows-Oberfläche
- Schweißbrenner
- Entwicklung der kompletten Problemlösung mit Nachweis der Funktionsfähigkeit
- Roboterprogrammierung
- Schweißrauchabsaugung
- Sicherheitsinstallationen
- Inbetriebnahme
Lieferant war der auf Schweißverfahren spezialisierte KUKA-Systempartner Paul von der Bank GmbH, Hilden bei Düsseldorf. |
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| Ergebnis/Erfolg |
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- Hohe Qualität
Sehr gleichmäßige Nähte sind eine Voraussetzung dafür, dass die später mit Abständen von 25 Hundertstel Millimeter nebeneinander drehenden Rotationskörper keine Unwucht aufweisen.
- Beachtliche Flexibilität
Da verschiedene Schweißprogramme aus der Steuerung abrufbar sind, ist eine beachtliche Flexibilität gesichert. Der Betreiber kann somit beide Walzengrößen in zwangloser Folge schweißen. Weitere Vorteile, etwa verglichen mit Unterpulverschweißen, sind der hohe Automatisierungsgrad und der daraus resultierende Kundennutzen, dass eine Station ver- und entsorgt werden kann, während der Roboter, ohne das Rüsten abwarten zu müssen, an der zweiten arbeitet. Wegen seiner geringen Größe ist der KR 6 zudem in der Lage, sich beim Innenschweißen in der Trommel zu bewegen.
- Wirtschaftlicher Nutzen
Im Vergleich zum manuellen Handling konnte Trützschler die Fertigungszeiten um 35 % kürzen und damit den Schweißprozess spürbar optimieren. Die Roboterzelle verfügt im Ein-Schicht-Betrieb über eine Tageskapazität von bis zu acht Satz á zwei Trommeln; gegenwärtig liegt die Fertigungsmenge bei täglich fünf Satz. Innerhalb der Zykluszeit, d.h. binnen 26 bzw. 14 Minuten, schweißt der Roboter jeweils 1,1 m Längsnaht sowie 7,5 m Rundnaht an der großen und 4,3 m an der kleinen Trommel. Bezüglich der Amortisationszeit rechnet das Unternehmen mit drei Jahren für die ganze Anlage.
- Hohe Verfügbarkeit
Die geforderte hohe Verfügbarkeit von mehr als 95 % wird durch die räumliche Nähe zum KUKA-Systempartner von der Bank und durch dessen prompten Service zusätzlich abgesichert.
- Akzeptanz durch Schulung
Durch die Schulung der betroffenen Mitarbeiter förderte von der Bank die Akzeptanz der modernen Technik. Vorteilhaft war dabei die gewohnte Windows-Oberfläche des KUKA-Control Panels. |
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| Nummer des Berichtes |
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| R 156 |
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| Anwendung |
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Schweißen und Löten Schutzgasschweißen |
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| Kunde |
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| Trützschler GmbH & Co. KG Textilmaschinenfabrik, Mönchengladbach, Deutschland |
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