Die Unternehmen Kaltenbach, Cloos und Autocam haben im Rahmen ihre Technologiepartnerschaft eine automatisierte Roboterschweißanlage entwickelt, die sich an den Fertigungsanforderungen des Stahlbaus ausrichtet. Highlight der Anlage ist die automatische Programmgenerierung aus den 3D-CAD-Daten mit Hilfe der DSTV-Schnittstelle mit XML-Erweiterung.
Die Einzelteilfertigung im Stahlbau mit den wichtigsten Teilprozessen Sägen, Bohren, Brennen, Stanzen und Scheren erfolgt heutzutage weitestgehend unter Einsatz moderner CNC-Maschinen. Mit geeigneten Transportsystemen und einer integrierten Datentechnik mit CAD-Anbindung konnte die Produktivität im Stahlbau in den zurückliegenden Jahren deutlich gesteigert werden. Im Gegensatz dazu erfolgt das Heften und Schweißen der Bauteile zum größten Teil nach wie vor konventionell. Vor diesem Hintergrund bietet ein Schweißroboter weitere Rationalisierungspotenziale:
- Reduzierung der Gesamtzeit Schweißen je nach Bauteilart auf 1/3 bis 1/5 der vergleichbaren konventionell benötigten Zeit
- Reduzierung der Personalkosten pro Tonne Stahlbau
- gleichbleibend hohe Qualität der Schweißnaht
- effiziente Einbindung des Schweißprozesses in den innerbetrieblichen Materialfluss und dadurch Verkürzung der Durchlaufzeit
- automatische Dokumentation von Prozessparametern und integrierte Zeiterfassung
- Ausdehnung der CAD/CAM-Integration auf den Prozess Schweißen
Die Arbeitsweise mit einem Schweißroboter für den Stahlbau erfolgt in vier Schritten: Zuerst werden die Bauteile außerhalb der Roboterschweißanlage manuell geheftet. Danach werden die gehefteten Baugruppen in der Drehvorrichtung der Schweißanlage aufgespannt. Im Anschluss werden die Roboterprogramme auf Basis der 3D-CAD-Daten automatisch generiert. Im letzten Schritt erfolgt schließlich das Schweißen der Bauteile.
Die Ermittlung der Bauteiltoleranzen erfolgt automatisch durch den Roboter während des Schweißprozesses.
Generierung des Roboterprogramms aus den CAD-Daten
Die Übernahme der 3D-CAD-Daten erfolgt auf Basis der Schweißbaugruppenschnittstelle Stahlbau, aufbauend auf NC-DSTV und einer XML-Erweiterung. Dabei werden folgende Informationen übertragen:
- Geometrie sämtlicher Einzelteile einer Schweißbaugruppe (Hauptposition)
- Bauteilart (Leitteil oder Anbauteil)
- Schweißnahtvorbereitungen
- Orientierung der Bauteile zueinander inklusive Referenzen
- Schweißnahtgeometrie (Lage, Anfangs- und Endpunkt)
- Schweißnahtgröße
- Schweißnahtart
Zur automatischen Generierung der Schweißfolge sind in der Software „Moses“ allgemeingültige Regeln hinterlegt, die jeweils an die kundenspezifischen Wünsche angepasst werden können. Die Schweißnahtfolge kann bei Bedarf nachträglich manuell geändert werden. Das automatisch generierte Roboterprogramm wird vor Ablauf auf dem Roboter unter Berücksichtigung der gemessenen Form- und Lagetoleranzen des Bauteils nochmals simuliert.
Vermessen der Bauteile durch den Schweißroboter
Aufgrund der im Stahlbau üblichen Toleranzen sowohl bei den Einzelteilen als auch dieser zueinander, finden vor und während des Schweißprozesses unterschiedliche Messungen statt. Dazu zählen die Formvermessung (Ermittlung der Toleranzen des Leitteils), das Nahtsuchen (Ermittlung des Nahtanfangs- und ggf. -endpunktes) und die Nahtverfolgung (Ermittlung der tatsächlichen Nahtlage, insbesondere bei langen Schweißnähten). Zur Optimierung des Gesamtprozesses fließen die gemessenen Form- und Lagetoleranzen automatisch in den Schweißprozess mit ein.
Hans Kaltenbach Maschinenfabrik GmbH & Co. KG www.kaltenbach.de
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