Automobilbau OEM / Automobil-Zulieferer Roboterschweißanlage mit 60 m langer Verfahreinheit fertigt Aluminiumbauteile

Gerade im Produktionsbereich lässt sich durch die richtige Wahl der Fertigungstechnik Geld sparen. Statt auf der zunächst vorgegebenen Portalanlage schweißt WBN Waggonbau Niesky deshalb seine Personenwagen-Baugruppen auf einer Roboteranlage mit 60 m langem Fahrwerk. Geringere Kosten und deutlich kürzere Bauzeiten waren die wichtigsten Argumente.

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CARL CLOOS SCHWEISSTECHNIK GMBH

Der Waggonbau hat in der sächsischen Kleinstadt Niesky Tradition. 1917 begann die Produktion von Schienenfahrzeugen und zu DDR-Zeiten spezialisierte man sich auf Güterwagen und Drehgestelle. Nach der Wende wurde der Betrieb als Waggonbau Niesky zunächst Teil der DWA-Gruppe und wurde dann an die kanadische Bombardier verkauft. Vor zwei Jahren nach dem Eintritt des Investors SEAG mbH und des Mitarbeiter e.V. kam es dann zum Neustart als eigenständiges Unternehmen. Seitdem geht es mit dem Mittelständler aufwärts. Auf einer Produktionsfläche von über 36 000 m2 arbeiten heute 250 Mitarbeiter und produzieren Güterwaggons und Personenwagen-Baugruppen aus Aluminium und Stahl für den europäischen Markt.

Schweißanlage für 20 m lange Aluminium-Waggonbauteile

Gerade für die Aufträge, bei denen hohe Flexibilität gefragt ist, wurde bei WBN eine leistungsfähige Schweißanlage gesucht, um die bis zu 20 m langen Alu-Waggonbaugruppen rationell fertigen zu können. Da sich bei anderen Herstellern Portalanlagen bewährt hatten, holte auch WBN für diese Technik Angebote ein, die aber gut 30% über dem kalkulierten Budget lagen. Außerdem waren die langen Lieferzeiten und die aufwändigen Umbaumaßnahmen in der bestehenden Fertigungshalle nicht akzeptabel.

Als Alternative bot sich zunächst eine Roboterschweißanlage mit Bodenverfahreinheit an. Darüber kam man mit der Cloos Schweißtechnik ins Gespräch, die ein Konzept vorlegte, bei dem sich der Roboter an einer 60 m langen Höhenverfahreinheit entlang bewegt.

Produktion muss flexibel arbeiten

Dabei kam den WBN-Verantwortlichen entgegen, dass die Höhenlängsfahrbahn während der laufenden Produktion eingebaut werden konnte, weil sie auf nur neun Stützen seitlich in der großen Fertigungshalle positioniert ist. Anstatt eines aufwändigen Maschinenbetts im Hallenboden mussten lediglich die Stützen in die Halle eingebracht werden, die die 60-m-Fahrbahn tragen. Dadurch entfielen eine ganze Reihe kostspieliger und langwieriger Umbaumaßnahmen sowie damit verbundene Produktionsstörungen.

Ein weiterer Pluspunkt der Cloos-Lösung ist die bessere Zugänglichkeit der quasi barrierefreien Anlage. In die großen Vorrichtungen unter der oben liegenden Roboterbahn lassen sich die Aluminiumteile für Dach, Boden und Wände der Waggons einfach einlegen. Nur ein gutes halbes Jahr nach der Entscheidung konnte die neue Roboteranlage bereits in Betrieb genommen werden. Auch die Entscheidung, Roboter- und Schweißtechnik aus einer Hand zu beziehen, hat sich dabei bewährt, denn so sind alle Komponenten der Anlage sehr gut aufeinander abgestimmt.

An der 60-m-Höhenfahrbahn bewegen sich zwei Romat-Roboter vom Typ 350 in Längsrichtung. Quer dazu sind es 2,5 m an je einem Ausleger. Damit arbeitet die Anlage pro Roboter mit sechs internen und zwei externen Achsen und erreicht alle benötigten Schweißpositionen. Durch den großen Schwenkbereich der sechs Roboterachsen ergibt sich ein kugelförmiger Arbeitsbereich von 3500 mm.

Der Roboter ermöglicht eine genaue Positionierung

Der Knickarmroboter ist trotz schlanker und kompakter Bauweise sehr steif ausgelegt. Seine digital gesteuerte Antriebstechnik, die spielfreie Lagerung der sechs Achsen und sein absolutes Wegmesssystem ermöglichen eine genaue und schnelle Positionierung, kürzeste Verfahrzeiten und große Bahngenauigkeiten auch bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten. Die Wiederholgenauigkeit liegt unter 0,1 mm. Im Motor integrierte Haltebremsen arbeiten nach dem Ruhestromprinzip und verhindern auch bei Stromausfall eine ungewollte Bewegung des Roboterarms.

Auf einem separaten Wagen fahren pro Roboter parallel die Schweißstromquelle GLC 603 Quinto sowie die beheizte, große Abspulvorrichtung für den Schweißdraht mit. Zwei externe Kühlgeräte sorgen für die sichere Kühlung der Schweißbrenner und der beiden CST-Laser, mit denen die Online-Nahterkennung und Nahtverfolgung realisiert ist.

Die Sechsachsroboter verschweißen im MIG-Prozess die Aluminium-Strangpressprofile mit Wandstärken zwischen 3 und 10 mm unter reiner Argon-Atmosphäre mit Stumpf- und Kehlnähten. Verwendet wird Schweißdraht mit 1,6 mm Durchmesser in der Güte SAL 5183, der von 40-kg-Großspulen über das Duo-Drive-System dem Roboter automatisch zugeführt wird. Das System sorgt für einen sicheren und schlupffreien Drahtablauf. Durch die Heizung der Großspulen-Abwickelvorrichtung wird der Schweißdraht optimal vorgewärmt und Feuchtigkeitsbildung wirkungsvoll ausgeschlossen.

Um die Arbeitsluft in der Fertigungshalle nicht zu belasten, verfügt die Anlage über eine Hochvakuum-Brennerabsaugung. Zur Zeit werden Baugruppen für zwei komplette Wagenkästen pro Woche auf der Anlage geschweißt.

Dazu ist die Portalanlage in Arbeitsbereiche von 2 m × 21 m und 1 m × 17 m unterteilt. Während in zwei Bereichen geschweißt wird, kann der Bediener an den anderen Stellen neue Teile einlegen oder fertige Teile entnehmen. Dabei kommen pro Teil gut 200 m Schweißnahtlänge zusammen.

Den Schaltschrank mit der Robotersteuerung Rotrol haben die Cloos-Experten platzsparend unterhalb des Fahrwegs aufgestellt. So ist er beim Handling der bis zu 20 m langen und 3 m breiten Aluminiumteile nicht im Weg. Das Multiprozessorsystem erreicht einen sehr kurzen Interpolationstakt und gewährleistet eine hohe Bahntreue der Roboterachsen und der extern angeschlossenen Vorrichtung. 16 digitale Servoregler stehen dazu bereit. Die Einschubelektronik wird mit Schutzart IP 54 und Klimatisierung vor den Fertigungseinflüssen sicher geschützt.

Schweißprogramme lassen sich per Knopfdruck abrufen

In der Frontpartie der Roboteranlage befinden sich eine kompakte Bedienstation sowie das Programmiergerät, über das einzelne Schweißprogramme per Knopfdruck abgerufen werden können und das den Bediener über den 8 Zoll großen Touchscreen-Bildschirm aktuell über den Programmablauf der Anlage informiert. Das ergibt die nötige Flexibilität, um auf die sehr unterschiedlichen Kundenwünsche einfach reagieren zu können.

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