Schweißroboter Roboter steigern die Produktivität um über 50 %

Im Rahmen der Umstellung vom manuellen auf das automatisierte Schweißen hat das chinesische Unternehmen Zhengzhou Coal Mining 25 Anlagen mit insgesamt 52 Schweißrobotern installiert. Die Fertigungsprozesse konnten dadurch um mehr als 50 % beschleunigt werden.

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Wachsende Anforderungen an Produktivität und Qualität bei gleichzeitig steigenden Lohnkosten und einem Mangel an gut ausgebildeten Fachkräften stellen Chinas Industrieunternehmen vor neue Herausforderungen. Deshalb hat die Zhengzhou Coal Mining Machinery Group Ltd. in den vergangenen fünf Jahren 25 automatisierte Schweißanlagen der Carl Cloos Schweißtechnik GmbH in Betrieb genommen. In Zukunft plant das Unternehmen weitere große Investitionen in die Automatisierung der Fertigungsabläufe.

Mit einem Wirtschaftswachstum von 7,4 % im Jahr 2014 ist China noch immer der am schnellsten wachsende Markt weltweit. Die Nachfrage nach automatisierten Fertigungslösungen ist enorm und steigt weiter. Dies liegt vor allem an großen Investitionen in der Automobilindustrie, von denen zahlreiche Branchen profitieren. Laut dem World Robotics Report 2014 der International Federation of Robotics kommen in China derzeit etwa 30 Roboter auf 10.000 Mitarbeiter. Im Vergleich zu Deutschland (280 Roboter auf 10.000 Mitarbeiter) oder Korea (440 Roboter auf 10.000 Mitarbeiter) ist die Roboterdichte vergleichsweise niedrig.

Umstellung von manueller auf automatisierte Schweißtechnik

Um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern, müssen auch chinesische Unternehmen steigende Anforderungen an Produktivität und Qualität erfüllen. Eine große Herausforderung, denn auch in China ziehen die Lohnkosten stark an. Außerdem sind gut ausgebildete Fachkräfte wie Schweißer schwer zu finden. Deshalb müssen mittelfristig bis zu 1 Mio. neue Roboter installiert werden, um international mitzuhalten.

Die Schweißtechnik ist ein wichtiger Teil der Produktionskette. Deshalb gehören Roboter für das Lichtbogenschweißen in den vergangenen Jahren zu den am meisten gefragten Anwendungen in China. Auch bei Zhengzhou Coal Mining steht die Schweißtechnik im Fokus der Fertigung. Mit rund 4000 Mitarbeitern gehört das Unternehmen zu den weltweit führenden Hersteller für Strebausrüstungen in der Bergbauindustrie.

25 Anlagen mit insgesamt 52 Schweißrobotern

„Um auf den globalen Märkten mitzuhalten, automatisieren wir derzeit in fast allen Fertigungsbereichen”, erklärt Fu Zu Gang, Geschäftsführer von Zhengzhou Coal Mining. „Bei der Umstellung vom manuellen auf das automatisierte Schweißen haben wir mit Cloos einen zuverlässigen Partner gefunden.” In den vergangenen fünf Jahren hat das Unternehmen in 25 Roboteranlagen mit insgesamt 52 Schweißrobotern für die Fertigung von hydraulischen Ausbauschilden investiert.

Im Jahre 2011 hat Zhengzhou Coal Mining die erste automatisierte Schweißanlage in Betrieb genommen. Dort schweißen vier Roboter Qirox QRH-E 410 die Fußteile der Ausbauschilde. Für die Fertigung der Verbindungsbauteile stehen 21 baugleiche Anlagen mit jeweils zwei Robotern QRH-E 390 bereit. Zudem schweißen drei Anlagen mit jeweils zwei Robotern QRH-E 390 die Wurzellagen der Verbindungsbauteile. Der Einsatz des Schweißprozesses Rapid Weld ermöglicht eine hundertprozentige Durchschweißung, sodass die Innenlage nicht mehr zusätzlich geschweißt werden muss.

Baugruppen in verschiedenen Losgrößen und Varianten

Die hohe Reichweite der jeweils siebenachsigen Qirox-Schweißroboter vereinfacht und beschleunigt das Schweißen der komplexen Werkstücke. Darüber hinaus sind alle Roboter mit einem Lichtbogensensor ausgestattet. So wird der Lichtbogen nicht nur zum Schweißen, sondern auch zum Vermessen der Werkstück-Fugenposition genutzt. Dies spart Zeit, während gleichzeitig Werkstückverformungen – zum Beispiel durch Wärmeausdehnung – direkt ausgeglichen werden.

Die Fertigungslinien müssen Baugruppen in verschiedenen Losgrößen und Varianten bearbeiten. Die Positionierer lassen sich auf die unterschiedlichen Größen einstellen und bringen die Werkstücke in die optimale Schweißposition. Um ein schnelles Umrüsten zu ermöglichen, erfolgt die Offline-Programmierung der Roboteranlagen mit der Robo-Plan-Software von Cloos. Während in der Anlage die Produktion läuft, wird gleichzeitig ein neues Programm erstellt, was nochmals Zeit spart.

Schweißer können sich verstärkt auf die Prozessüberwachung konzentrieren

Durch die Investitionen in die Roboterschweißanlagen konnte Zhengzhou Coal Mining die Fertigungsprozesse insgesamt um mehr als 50 % beschleunigen und erzielt gleichzeitig reproduzierbare Schweißergebnisse. Vor der Automatisierung hat ein manueller Schweißer acht Stunden für das Verbindungsbauteil gebraucht, die Roboter brauchen nun vier Stunden. Die Fußteile der Ausbauschilde wurden früher von vier Schweißern an zwei Arbeitstagen geschweißt. Nun schweißen vier Roboter das Bauteil in einem Arbeitstag.

Da nun die Roboter die physisch schwere Arbeit erledigen, ist die allgemeine Gefährdung durch Lichtbogenstrahlung und Schweißrauch geringer. Die Schweißer können sich verstärkt auf die Prozessüberwachung konzentrieren. Die Mitarbeiter wurden intensiv von Cloos China geschult, um die Technik voll ausnutzen zu können. Insgesamt arbeiten im Werk rund 400 Schweißer, von denen 20 für die Bedienung der Schweißroboter ausgebildet wurden.

Das Ziel heißt Industrie 4.0

Aufgrund der guten Ergebnisse plant das chinesische Unternehmen weitere Investitionen in die Automatisierung der Schweißtechnik sowie in anderen Fertigungsbereichen. „Unser Ziel heißt Industrie 4.0. Wir wollen alle Fertigungsschritte automatisieren und die Informationssysteme vollständig in unsere Abläufe integrieren, um so eine fehlerfreie Produktion in 24 Stunden an sieben Tagen die Woche zu garantieren”, erklärt Fu das Ziel. Und dies möchte er gemeinsam mit Cloos erreichen. „Wenn du das größte Tier jagen möchtest, brauchst du einfach die beste Waffe.” MM

* Stefanie Nüchtern-Baumhoff ist Referentin Unternehmenskommunikation bei der Carl Cloos Schweißtechnik GmbH in 35708 Haiger

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