Schweißnahtvorbereitung Flexibles Fasenschneiden auf großflächigem Robotersystem

Autor / Redakteur: Stefanie Kaufmann / Peter Königsreuther

Was tun, wenn man große Stahlbleche mit Fasen ausstatten muss, um die Teile später präzise zu verschweißen? Ein robotergestütztes System kann das jetzt auf einer Fläche von 18 m² leisten.

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Das neue, robotergestützte Schneidsystem Biber von ERL Automation kann bis zu 9 m × 2 m messende Stahlwerkstücke anfasen. Der Stahlverarbeiter Weber Stahl hat damit jetzt seinen Maschinenpark modernisiert und die Performance gesteigert.
Das neue, robotergestützte Schneidsystem Biber von ERL Automation kann bis zu 9 m × 2 m messende Stahlwerkstücke anfasen. Der Stahlverarbeiter Weber Stahl hat damit jetzt seinen Maschinenpark modernisiert und die Performance gesteigert.
(Bild: ERL)

Die Weber Stahl-Anarbeitungs-Service GmbH setzt bei der Modernisierung seiner Vorfertigung jetzt auf eine Roboterschneidanlage des Typs Biber von Erl Automation. Seit Anfang 2019 ist das Schneidsystem bei dem Experten im Einsatz und übernimmt seither fast alle benötigten Anfasprozesse. Damit konnte das Unternehmen die Fertigungszeiten deutlich senken und gleichzeitig die Schneidergebnisse verbessern.

Flexibilität als oberstes Kriterium

Die Investition in die ERL-Anlage war nötig geworden, weil die beiden bisher eingesetzten Roboterschneidanlagen die an sie gestellten Anforderungen altersbedingt nicht mehr gänzlich erfüllen konnten. Nach umfangreichen Marktrecherchen in Sachen Roboteranlagen fiel die Wahl von Weber schließlich auf das Biber-System. „Wir haben die Entwicklungen beim Biber schon länger gespannt verfolgt und nach einem Referenzbesuch bei einem großen deutschen Kranhersteller, der seit Jahren eine ähnliche Anlage im Einsatz hat, war die Entscheidung gefallen“, so der Weber-Geschäftsführer Florian Weber.

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Weber Stahl zählt Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen zu seinen Kunden, entsprechend vielfältig sind die Aufträge. Für die Schweißnahtvorbereitung bedeutet das, dass eine große Bandbreite an Fasen beherrscht werden muss – sei es für einfache oder komplexe Bauteile, Einzelteile, Kleinserien oder Großserien.

Die Roboterschneidanlage Biber ist dafür prädestiniert, denn das Schneidsystem eignet sich für Fasen fast jeglicher Art. Ob einfache Fasen, Doppelfasen, Fasen mit oder ohne Steg - mit der Biber können diese an bereits formgeschnittene Teile angearbeitet werden. Bei Schnitten von oben sind außerdem Fasenwinkel von 30 bis 90° möglich. Bei Schnitten von der Stirnseite reicht der Winkel von 15 bis 89°, vorausgesetzt dem Brenner wird die dafür nötige Zugänglichkeit geboten.

Sichere Vollauslastung per Trennwandsystem

Die neue Anlage bei Weber ist für Blechformate bis 2 m × 9 m ausgelegt. Dieser große Arbeitsbereich wird dadurch nutzbar, dass ein Schneidroboter auf einer vorgelagerten Konsole montiert ist, und sich auf einer rund 10 m langen Lineareinheit bewegen kann. Den Schneidtisch mit integriertem Absaugsystem kann Weber Stahl in seiner gesamten Größe nutzen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Tisch bei kleineren Werkstücken durch ein verschiebbares Trennwandsystem in zwei Schneidbereiche mit jeweils 2 m × 3 m aufzuteilen. Der Vorteil besteht darin, dass so der Roboter und der Anlagenbediener zeitgleich arbeiten können: während der Roboter auf der einen Seite der Trennwand Bauteile anfast, kann der Bediener auf der anderen Seite parallel die fertiggestellten Bauteile abladen und den Tisch neu bestücken. So kann die Anlage optimal ausgelastet werden. Das Bedienpersonal ist dabei stets geschützt, denn Lichtschranken sichern den jeweiligen Schneidbereich zuverlässig ab.

Facettenreicher Zeitsparer

Das Schneidsystem arbeitet mit einem Kuka-Roboter des Typs KR60L30, der durch seine HA-Ausführung (high accuracy) auf hochpräzise Schneidaufgaben getrimmt ist. In Kombination mit moderner Plasmaschneidtechnik und einer Stromquelle Hifocus 440i mit automatischer Gaskonsole, sind Schnittlängen bis 60 mm möglich. Zum Autogenschneiden bis 200 mm steht ein robuster Maschinenbrenner mit Innenzündung zur Verfügung, der mit kurzer Vorwärmzeit und hoher Schneidgeschwindigkeit punktet. Ein direkt neben dem Brenner angebrachter Zeilenlaserscanner vermisst vor jedem Schneidvorgang das anstehende Bauteil und gleicht etwaige Toleranzabweichungen aus den Vorprozessen automatisch aus. Das Zusammenspiel aus moderner Schneid- und neuester Lasertechnik gipfelt in hochpräzisen Schneidergebnissen, und aufgrund der wegfallenden Nacharbeiten in einer nicht unerheblichen Zeitersparnis.

Eine Besonderheit bei der Anlage bei Weber Stahl ist übrigens, dass die Bauteilvermessung auch bewusst übersprungen werden kann – also das System nicht bei jedem Bauteil überprüft, ob Abweichungen aus Vorprozessen vorhanden sind. Dadurch können die Fertigungszeiten weiter deutlich reduziert werden, was jedoch nur sinnvoll ist, wenn sicher ist, dass der Vorprozess auch exakte Ergebnisse geliefert hat. „Es kommt oft vor, dass wir per Laser geschnittene Werkstücke in hohen Stückzahlen anfasen müssen. Prozessbedingt können wir dann auf die Vermessung eines jeden einzelnen Bauteils verzichten und von der speziell für uns integrierten Funktion profitieren“, erklärt Peter Rehm, Betriebsleiter bei Weber Stahl.

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Rascher Wechsel zwischen Plasma- und Autogenbrenner

Ein weiterer Aspekt, der sich positiv auf den Zeitfaktor auswirkt, ist eine spezielle Werkzeughalterung, durch die Plasma- und Autogenbrenner binnen weniger Minuten ausgetauscht werden können. Die Brenner müssen lediglich durch eine Schraubverbindung von ihrer jeweiligen Position gelöst, ausgetauscht und an der neuen Position wieder befestigt werden. Bei den Kabel- und Signalleitungen stehen Steckverbindungen zur Verfügung. Durch eine automatische Brenner-Kalibrierung über vermessene Anschlagsysteme in der Brennerhalterung wird der korrekte Tool Center Point (TCP) sichergestellt.

„Der Biber hat schon für einen ordentlichen Leistungssprung gesorgt. Im Vergleich zu unseren bisherigen Anfasrobotern produzieren wir mit dem Biber um ein Vielfaches schneller“, stellt Rehm fest. Ihren Anteil daran hat nicht zuletzt die Biber-Programmiersoftware. Sie wurde von ERL Automation speziell für diesen Anlagentyp entwickelt, mit dem Ziel, dass der Anwender auch komplexe Fasen so einfach und effizient wie möglich herstellen kann. Dementsprechend können in nur fünf Schritten Schneidprogramme aus .dxf-Dateien erstellt werden. Nachdem die .dxf-Datei aus dem Verzeichnis geladen wurde, erfolgt die grobe Positionierung des Bauteils am virtuellen Schneidtisch. Anschließend können mit wenigen Klicks die Fasen definiert werden, ehe die passenden Parameter aus der Datenbank gewählt werden und das Roboterprogramm starten kann.

Sozusagen bedientechnisch „barrierefrei“ und sicher

Auch bei der Bedienung der Roboterschneidanlage steht Effizienz im Vordergrund, weshalb sie mit zahlreichen nützlichen Features ausgestattet ist: Ein Beispiel ist das Kamerasystem intelliplace, das die Tischbelegung per automatisch erfasst, mit den manuell ausgewählten Schneidprogrammen abgleicht und alles automatisch richtig zuordnet. Die Arbeitsschritte für das Bedienpersonal werden dadurch reduziert und bisherige Fehlerquellen ausgemerzt. Darüber hinaus steht den Anwendern eine integrierte Prozessdatenbank mit Schneidparametern zum Autogen- und Plasmaschneiden zur Verfügung. Die wichtigsten Schneiddatensätze, die auf der jahrelangen Erfahrung von Erl basieren, sind startbereit hinterlegt und können bei Bedarf beliebig erweitert werden.

Die Steuerung der Anlage erfolgt von einer Bedienzentrale aus. In der halboffenen, schallgedämmten Kabine sind die Bediener vor Lärm geschützt, aber haben durch Fenster mit Blendschutz dennoch die Geschehnisse stets im Blick, um die Prozesse genau verfolgen zu können. Aus Sicherheitsgründen ist die Anlage von einem Schutzzaun umgeben und der Zugang durch Lichtschranken abgesichert, sodass Unbefugte den Prozess nicht unterbrechen können und dabei der Roboter stoppt. Ebenso ist bei Weber eine Kranüberwachung integriert, welche die Anlage anhält, sobald ein oder mehrere Krane dem Arbeitsbereich des Roboters zu nahe kommen.

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