Bevor wir die Schweißroboteranlage von ERL bekommen haben, haben wir unsere Arbeit hauptsächlich über 15 und 18 Handschweißarbeitsplätze abgebildet“, berichtet Thaler-Geschäftsführer Manfred Thaler. „Dass wir uns entschlossen haben, die Schweißerei teilweise zu automatisieren, liegt zum einen am Durchschnittsalter der Belegschaft in dem Bereich. Gleichzeitig wird es immer schwieriger, qualifizierte Mitarbeiter zu finden.“
Thaler hat sehr viele Teile, die in großen Stückzahlen gebraucht werden. Ziel war es, diese auf die Schweißroboteranlage zu verlegen, um das vorhandene Personal für komplizierte Baugruppen einsetzen zu können und die einfachen Großserien vom Schweißroboter abarbeiten zu lassen.
Der Spezialist für Hoflader hat sich für eine Schweißroboteranlage Arcentre Pro 5PD1R von ERL entschieden, die für das Schutzgas-Schweißen von Klein- und Großserienbauteilen ausgelegt ist und sich sich durch ein Mehrachspositioniersystem und eine staplerbare Plattform auszeichnet. Für eine hohe Produktivität verfügt die Anlage über zwei Arbeitsstationen, d.h. der Roboter kann auf einer Seite schweißen, während das Personal den Tisch auf der zweiten Station neu bestückt.
„Wir haben uns für eine Anlage von ERL entschieden, weil wir uns aus früheren Jahren schon gut kennen. Die Firma ERL ist nur eine Autostunde entfernt, was im Service- oder Wartungsfall ein großer Vorteil ist“, erzählt Manfred Thaler. Ausschlaggebend sei zudem gewesen, dass bei der Firma ERL kompetente Mitarbeiter vorhanden sind. „Wenn während des Programmierens irgendwelche Fragen auftreten, wird man sofort bedient. Fragen werden umgehend beantwortet und Lösungsansätze für neue Bauteile vermittelt“, so der Geschäftsführer Manfred Thaler.
Leistungsstarke Komponenten
Das Herzstück der Arcentre Anlage bildet ein Panasonic Schweißroboter TM-2000 mit sechs Achsen und rund zwei Meter Reichweite. In puncto Schweißtechnik kommt eine integrierte 450 A Tawers Stromquelle von Panasonic in Kombination mit einem wassergekühlten Dinse Brennersystem zum Einsatz. Darüber hinaus steht im Arbeitsbereich des Roboters eine Brennerreinigungsstation zur Verfügung. Um den Tool Center Point (TCP) überprüfen zu können, ist in den Schutzzaun eine Kontrollstation integriert.
Für kurze Nebenzeiten setzt der Anwender bei der Wahl des Schweißdrahtgebindes auf 250 kg Fässer. Diese befinden sich außerhalb der Anlage. Den Drahttransport zum Roboter übernimmt das Drahtfördersystem Rolliner. Dieses zeichnet sich durch seine jeweils um 90° versetzten Rollenpaare aus, durch welche die Drahtelektrode geführt wird. Dank dem enthaltenen Schnellwechselsystem kann der Anwender ohne Werkzeug zwischen Fass- und Korbspulenhalterung hin- und herwechseln und somit Sonderwerkstoffe bzw. –aufträge ebenfalls am Roboter verarbeiten.
Zum Schutz der Mitarbeiter vor dem entstehenden Schweißrauch verfügt die Anlage über eine integrierte Absaugung. Die Absaughaube deckt den gesamten Arbeitsbereich des Roboters ab und erfasst den entstehenden Schweißrauch vollständig. Gefiltert wird der Schweißrauch von einer dezentralen Absauganlage mit einer Filterfläche von rund 106 m² und einem Abscheidegrad von 99,9 % bei einer Partikelgröße von 1 µm.
Flexibler Mehrachspositionierer
Das Anlagenkonzept sieht einen 2-Stationen-Betrieb vor. Dafür kommt ein elektrisch betriebener 180° Takttisch zum Einsatz, der die Bauteile dem Arbeitsbereich des Roboters zuführt. Auf beiden Tischseiten kann jeweils eine Schweißvorrichtung zur Aufnahme von Bauteilen angebracht werden. Beide Stationen sind durch einen Blendschutz voneinander getrennt, sodass der Roboter auf einer Seite schweißen kann, während der Bediener auf der anderen Seite die fertigen Bauteile entnehmen und die Vorrichtung neu bestücken kann.
Auf beiden Tischseiten stehen zudem externe Zusatzachsen zur Verfügung, um die Stationen um jeweils 180° wenden zu können. Bei Bedarf kann das Bedienpersonal auch die externe Achssteuerung nutzen, um die Vorrichtung im Einlegebereich in eine noch komfortablere Position für die Be- und Entladung zu bringen – auch wenn gleichzeitig auf der anderen Achse das Roboterschweißprogramm läuft. Die benötigten Schweißvorrichtungen produziert Thaler selbst.
Die Handhabung der Anlage ist denkbar einfach: Nachdem der Bediener die Vorrichtung auf einer Tischseite fertig bestückt hat, verlässt er den Einlegebereich, der durch Lichtschranken abgesichert ist, und kann durch ein frontseitig angebrachtes HMI-Bedienpult das passende Programm auswählen und den Roboter starten. Thaler plant langfristig bis zu 800 verschiedene Baugruppen auf der Roboteranlage zu fertigen.
Offline-Programmierung als Plus
Um die Programmauswahl zu beschleunigen, bietet diese Anlage die Möglichkeit, das richtige Schweißprogramm per Handscanner auszuwählen. Mit diesem können Strichcodes von den Begleitpapieren der zu schweißenden Bauteile eingelesen werden. Das Aufrufen des entsprechenden Schweißprogramms erfolgt automatisch. Das spart Zeit und schließt Verwechslungen aus.
Für die Erstellung der Schweißprogramme nutzt Thaler die Programmiersoftware Panasonic DTPS. Mit dieser Software ist es möglich, den Roboter offline, also vom PC aus zu programmieren. „Währenddessen kann der Schweißroboter arbeiten. Das spart Zeit und das Programmieren am PC ist natürlich effizienter als das Programmieren am Werkstück“, berichtet Manfred Thaler.
Zum Erstellen und Bearbeiten der Schweißprogramme stehen praktische Features, wie etwa die Shift-, Dreh-, Kopier- oder Spiegelfunktion, zur Verfügung. Das Programm erstellt nicht nur die Bewegungsbefehle des Roboters, sondern gestattet auch die Eingabe der Schweißparameter und -geschwindigkeit. Bei Bedarf steht in der Software der Schweißnavigator unterstützend zur Verfügung und erleichtert den Produktionseinstieg. Zum Funktionsumfang von Panasonic DTPS gehören aber auch beispielsweise das Importieren von externen CAD-Daten, Zugänglichkeitsanalysen, die Berechnung von Schweiß- und Zykluszeiten sowie die Kollisionsüberwachung beim Programmablauf.
Um höchste Genauigkeit und Schweißnahtqualität zu erreichen, hat sich Thaler für verschiedene Zusatzfeatures entschieden: die Dickblech-Schweißsoftware, den Touch Sensor und den Arc Sensor. Mit der Tawers Dickblech-Schweißsoftware können durch eine umfassende Parameterbibliothek umfangreiche Programme für die Mehrlagenschweißung von Dickblechen in kurzer Zeit erstellt werden. Dank des Touch Sensors wird automatisch eine dreidimensionale Verschiebung der Programme vorgenommen, falls die Bauteile große Toleranzen haben. Es wird ein Unterprogramm erstellt, mit dem der Roboter mit der Gasdüse das Bauteil in X-, Y- und Z-Richtung sucht und mit korrigierten Daten den Schweißprozess beginnt.
Der Arc Sensor verhindert, dass bei großen Werkstücktoleranzen oder Wärmeverzug der tatsächliche Schweißnahtverlauf von dem programmierten abweicht. Diese Abweichungen werden durch den Arc Sensor mithilfe des Pendelschweißens automatisch korrigiert, indem ein fester Spannungswert während des Pendelschweißens an beiden Blechen nahezu eingehalten wird.
Erfolgreiches Roboterschweißen
Die Schweißroboteranlage Arcentre Pro ist bei Thaler seit Sommer 2021 in Betrieb. Das Fazit fällt durchweg positiv aus. Im Vergleich zum Handschweißen sei der Roboter deutlich schneller. Nicht nur wegen der höheren Schweißgeschwindigkeiten, sondern auch durch das effizientere Handling dank der angetriebenen Zusatzachsen. „In Summe kommt ein Zeitvorteil von ungefähr 35 bis 40 % raus“, berichtet Manfred Thaler. „Auch die Schweißnahtqualität ist sehr stabil und die Schweißnähte sehr schön, aber auch über die ganze Serie gleichbleibend.“
Bereits mehrere Hoflader-Komponenten wurden auf den Schweißroboter umgestellt, weitere sollen folgen. Thaler: „In Summe haben wir acht Bauserien, die wir auf der Anlage schweißen. Es kommen kontinuierlich neue Schweißlehren dazu. Letztendlich wollen wir Minimum auf einen Zweischichtbetrieb gehen; wenn es der Bedarf hergibt, dann auch mal auf einen Dreischichtbetrieb. Geplant ist vielleicht auch eine zweite Anlage von ERL, weil das Konzept ist einfach stimmig.“
ERL GmbH
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