Roboterschweißen Konstanter Lichtbogen beim MIG-Schweißen sorgt für fehlerfreie Sichtnähte an Aluminiumpaletten

Für fehlerfreies MIG-Schweißen von Aluminium sind außer einer konstanten Lichtbogenstabilität entsprechende Zündeigenschaften gefordert. Bei der Impulsstromquelle DP400 liegt die Anzahl fehlerloser Lichtbogenstarts bei deutlich über 95%. Eine automatisierte Anlage mit 16 robotergesteuerten Achsen schweißt damit Aluminiumpaletten.

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Pharmazeutische und chemische Unternehmen setzen aus Hygienegründen auf Aluminiumpaletten, um größere Verpackungsmengen in sterilen Produktionsräumen aufzubewahren. In der Regel werden sie dort direkt nach Anlieferung von Holzpaletten auf Aluminiumpaletten umgeladen. Die Schneider Leichtbau GmbH aus Freiburg ist marktführender Hersteller solcher Aluminium-Flachpaletten, die in unterschiedlichen Größen zu Tausenden für hygienesensible Industriezweige produziert werden.

Die Variationsmöglichkeiten der Herstellung sind vielfältig, denn solche Paletten lassen sich sowohl mit Eckfüßen als auch mit Längs- oder Kurzkufen ausstatten. Handelt es sich um schwerere Lasten, die mit der Aluminiumpalette transportiert werden sollen, kommen Paletten mit mehreren Quer- oder Längssprossen sowie dafür geeignete Kufenausführungen zum Einsatz.

Wünscht der Auftraggeber eine Volldeckausführung (das heißt, das Palettendeck ist oben und unten geschlossen), werden die obere und untere Schale ringsum dicht miteinander verschweißt. Sämtliche Paletten sind stapelbar oder rollenbahnfähig und kommen mitunter auch als Regale zum Einsatz.

Um sämtliche Profile dicht zu verschweißen und gleichzeitig optisch ansprechende Aluminium-Schweißnähte zu erzeugen, hat sich Schneider für eine Schweißanlage von OTC Daihen entschieden. Bereits vorher hatte der Leichtbaukonstrukteur erste Erfahrungen mit Schweißstromquellen des japanischen Herstellers gesammelt, als neue Container für die Luftfahrt gefertigt werden mussten. In Zusammenarbeit mit Schneider gelang es, mit einer Test-Stromquelle vom Typ DP400 – erstmals neben sämtlichen weiteren Verbindungselementen – auch die Aluminium-Sichtnähte der Container im MIG-Verfahren in guter Qualität zu verschweißen.

Wave-Puls-Funktion verbessert Qualität beim MIG-Schweißen

Dank integrierter Wave-Puls-Funktion konnten die neuen Schweißmaschinen von OTC sämtliche Arbeiten übergreifend gleich mit übernehmen. Bei automatisierten sowie Hand-Anwendungen führt ein auch bei niedrigen Strömen stabiler Lichtbogen zu einer reduzierten Wärmeeinbringung, zu erhöhter Spaltüberbrückung sowie zu verbesserter Schweißnahtqualität. Die Wave-Puls-Funktion (bis 32 Hz) verbessert die metallurgischen Eigenschaften bei Reduzierung der Korngröße und der Gefügestruktur – die Porosität lässt sich dadurch in hohem Maße ebenfalls positiv beeinflussen.

Schneider Leichtbau installierte ein Twin-Synchromotion-System mit 16 robotergesteuerten Achsen. Zwei Knickarmroboter vom Typ AX-V6L operieren mit jeweils sechs Achsen (Wiederholgenauigkeit auf der Schweißbahn jeweils ± 0,1 mm). Eine Fahrwerkachse (beide Roboter sind auf separaten Verfahrschlitten für gegebenenfalls gleichzeitige Rechts/Links-Bewegungen montiert) sowie zwei Horizontalwender mit je 500 kg Tragkraft teilen sich die weitere Arbeit.

Theoretisch wäre es über diese Gesamtkonfiguration auch möglich, am Werkstück zeitgleich eine Rund-, Quer- oder Längsnaht zu schweißen. Bei noch anspruchsvolleren Aufgaben ist die Steuerung gleichwohl in der Lage, bis zu 54 Achsen vollsynchron zu verwalten.

Nur ein Bauteil für das MIG-Schweißen programmieren

Dank symmetrischer Anordnung der Bauteile und des intelligenten Shift-Modus in der Programmierung der Robotersteuerung AX-C musste lediglich ein Bauteil programmiert werden, um beiden Robotern (unabhängig voneinander) die entsprechenden Aufgaben für die Fertigung einer Palette zuzuweisen. Selbst die Zeitersparnis für die Programmierung einer Werkstücksorte trug zur Erhöhung der Produktivität bei.

Das von Anfang an fehlerfrei laufende Komplettsystem aus Robotern, Positionierern und externen Achsen hat Schneider allein schon deshalb überzeugt, weil die Zündeigenschaften sowie die Lichtbogenstabilität der Schweißmaschine für eine einheitliche und optisch ansprechende Qualität der Schweißnähte sorgen. Tatsächlich sind für ein fehlerfreies MIG-Schweißen von Aluminium neben einer konstanten Lichtbogenstabilität (auch bei niedrigen Strömen) entsprechende Zündeigenschaften gefordert. Im Falle der Impulsstromquelle DP400 liegt die Anzahl fehlerloser Lichtbogenstarts bei deutlich über 95% (Aluminium), während handelsübliche Schweißmaschinen lediglich ein Maximum von 80% erzielen.

Eine weitere Roboterschweiß-Anlage für Gabelhubwagen

Die erfolgreich automatisierte Fertigung von Aluminium- und Edelstahlprodukten motivierte den Leichtbaukonstrukteur im zweiten Schritt dazu, eine weitere Roboterschweißanlage für die Fertigung von Hand-Gabelhubwagen sowie Hubwagen mit mobiler Wägetechnik zu integrieren. Die Produkte werden komplett aus Edelstahl gefertigt und sind in verschiedenen Hubhöhen sowie einer großen Auswahl auswechselbarer Greifvorrichtungen oder Aufsätze für unterschiedliche Anwendungen vorgesehen.

Die dreitägige Einweisung für die erste Schweißanlage reichte aus, um das erworbene Wissen auch auf die zweite, völlig identische Anlage anzuwenden. Durch die Genauigkeit des Gesamtsystems, verbunden mit dem technischen Know-how von Schneider Leichtbau, konnte zudem die Nacharbeit für beide Produktbereiche deutlich reduziert werden. Die Ausschussquote liegt seitdem stabil bei unter 0,5%. Je nach Auslastung und Bedarf ist Schneider in der Lage, bereits eingerichtete Schweißprogramme zwischen beiden Anlagen über einen einfachen PC spontan auszutauschen und dadurch ein Maximum an Fertigungsflexibilität zu erzielen.

Norbert Kleinendonk ist General Manager Sales & Marketing Europe bei der OTC Daihen Europe GmbH, 41066 Mönchengladbach.

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