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März 2010
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BlEchtEchnik schweißen • schneiden • umformen
Das Fachmagazin für die metallverarbeitende Industrie Trenntechnik
Fügetechnik
Aus der Praxis
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Er schweißt zusammen, was zusammen gehört.
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maschinen GmbH + Co. KG · Johann-Maus-Straße 2 · 71254 Ditzingen · www.trumpf.com
Plug
Play
Roboter von ABB verstehen ihr Handwerk.
Power and productivity for a better world™
Fügetechnik | coverstory
Mobile Schweißroboterzelle von ABB in kürzester Zeit betriebsbereit:
Plug & Play Um die Anforderungen an die Schweißung von Rohrkomponenten und –baugruppen aus Aluminium und Edelstahl gänzlich zu erfüllen, wurde bei der ELB-Form GmbH in Vandans in den letzten zwölf Jahren kontinuierlich auf mittlerweile zwölf Roboter, davon eine FlexArc-Schweißroboterzelle von ABB aufgestockt. Ein wesentlicher Vorteil dieser mobilen, standardisierten Roboterschweißzelle ist, dass sie bereits vorinstalliert und vorkonfiguriert geliefert wird und somit die Inbetriebnahmezeiten vor Ort enorm verkürzt. Autor: Ing. Norbert Novotny / x-technik
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D Nach dem der Mitarbeiter eine Station bestückt hat, dreht der Positioniertisch das zu schweißende Werkstück in die Roboterstation. Während der Roboter schweißt, kann der Mitarbeiter die zweite Station schon wieder beschicken.
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ie Kernkompetenz der 1997 in Vandans gegründeten ELB-Form GmbH liegt in der Umformung und Schweißung von Rohrkomponenten und –baugruppen. Vorwiegend für die Automobilindustrie (Anm. der Red.: ca. 95 Prozent) verarbeiten die Vorarlberger Aluminium und Edelstahl – in einem Verhältnis von 60:40. „In unserer Entwicklungsabteilung erarbeiten wir in enger Kooperation mit unseren Kunden marktgerechte Bauteile wie beispielsweise Kühlwasserrohre, Luftführungsrohre, Abgaskomponenten, Turbolader-Ansaugrohre und -Druckrohre, Karosserieversteifungsrohre, Stützstreben aber auch Designteile in Class-A Qualität“, beschreibt Markus Reiner, Betriebsleiter bei ELB-Form. Das zur internationalen ERNE-Gruppe gehörende Unternehmen verfügt über 150 Mitarbeiter und beliefert neben dem gesamten deutschen Automobilherstellermarkt wie VW, Audi, Mercedes-Benz, BMW, Porsche, MAN etc. auch Bentley, Bugatti oder Lamborghini. „Eine besondere Kompetenz
liegt bei uns in der Herstellung von Leichtbauteilen aus Aluminium. Die komplette Prozesskette bis zum fertig verschweißten Teil inklusive Beizpassivierung wird in Serie beherrscht“, fährt der Betriebsleiter fort. Um den sehr hohen Anforderungen dieser namhaften Hersteller gerecht zu werden, wurde seit Firmengründung bei ELB-Form kontinuierlich in modernste Fertigungsverfahren investiert. „1998 wurde mit zwei gebrauchten Schweißroboteranlagen von ABB begonnen. Die ersten neuen Anlagen mit ABB-Robotern wurden dann im Jahr 2000 realisiert, 2004 folgten drei weitere. Zu guter Letzt wurde 2006 die FlexArc-Zelle geliefert“, erinnert sich Markus Reiner.
Unterschiedliche Realisierung der Anlagen Aufgrund der Verschiedenartigkeit der Produktlayouts wurden die Schweißroboteranlagen sehr unterschiedlich realisiert. Bei einer Anlage ist beispielsweise die Montage angekop- Ú
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pelt, bei einer anderen ist die Montage direkt integriert. Reine Schweißroboteranlagen sind selbstverständlich auch im Einsatz. „Wir fertigen aktuell ca. 100 verschiedene Rohrprodukte im Durchmesserbereich von 6 bis 150 mm und einer Wandstärke von 0,8 bis 4 mm. Pro Jahr kommen durchschnittlich 20 bis 25 neue dazu. Je nach Komplexität und Material wird das Produkt einer geeigneten Roboteranlage zugeordnet“, erklärt Reiner. Um schweißtechnologisch immer „up to date“ zu sein, arbeitet man bei ELB-Form in diesem Bereich sehr eng mit Fronius zusammen. Sämtliche Anlagen werden sukzessive aufgerüstet, bei den Schweißrobotern ist es bereits die dritte Schweißstromquellengeneration. Beispielsweise wurde bereits bei drei Schweißrobotern die CMT-Technologie von Fronius erfolgreich installiert. „Im Bereich der Schweißautomatisierung ist sicherlich die FlexArc-Zelle von ABB der Stand
der Technik“, schaltet sich DI (FH) Thomas Hopfner, Gebietsrepräsentant bei ABB, ein.
Standardisierung des automatisierten Schweißens Mit dem FlexArc-Zellenprogramm, das es seit 2006 bei ABB gibt, besteht die Möglichkeit, das Roboterschweißen zu standardisieren. „Früher wurde aus Roboter, Schweißausrüstung, Positioniertisch und Sicherheitstechnik ein System zusammengestoppelt. Mit FlexArc kann man fast wie im Katalog nun aus Standardkomponenten auswählen und damit eine Schweißzelle nach Kundenanforderung verwirklichen, ohne aufwändiges Engineering reinzupacken“, unterstreicht Hopfner damit die obige Aussage. Die FlexArc-Zelle umschließt alle Komponenten, die für roboterunterstütztes Schweißen notwendig sind: Roboter, Robotersteuerung, Positioniertisch, Brennerreinigungs- und ver-
>> Ein großer Vorteil ist, dass eine FlexArcZelle sehr schnell in Betrieb genommen werden kann und der interne Aufwand enorm reduziert wird. << Markus Reiner, Betriebsleiter bei ELB-Form
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messungsstation und das Schweißequipment. Um die Installations- u. Inbetriebnahmezeiten vor Ort zu verkürzen, wird diese RoboterSchweißlösung bei ABB vorinstalliert und vorkonfiguriert. Die internen Kabel werden bereits im Werk verlegt und angeschlossen. Alle Zellenkomponenten sind auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert, um Technikerarbeiten beim Kunden vor Ort zu minimieren. Für eine einfache Handhabung wird die Software ebenfalls vorinstalliert. „Ein großer Vorteil ist, dass eine FlexArc-Zelle sehr schnell in Betrieb genommen werden kann und der interne Aufwand enorm reduziert wird. Früher musste man bei einer neuen Schweißroboteranlage für die Inbetriebnahme mindestens drei Tage einkalkulieren. Bei der neuen Zelle dauerte die Montage durch einem ABB-Monteur und einem Mitarbeiter von uns nur einen Tag“, ist Markus Reiner begeistert. Es ist nur noch nötig, die mobile Zelle an die vorgesehene Stelle zu platzieren und mit Strom, Druckluft und Schutzgas zu versorgen. „Auch die Mobilität der Schweißzelle war für ELB-Form sehr wichtig“, ergänzt noch Thomas Hopfner. „Die FlexArc kann innerhalb oder zwischen den unterschiedlichen Produktionsanlagen verschoben werden. Damit können in hohem Maße flexible Werksplanungen entworfen werden, um der heutigen Nachfrage nach
links Die Handhabung der neuen Robotersteuerung IRC5 ist äußerst einfach und intuitiv. rechts Die fertiggeschweißten Teile werden von der Mitarbeiterin Carmen Zöhrer geprüft und verpackt.
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1 – 3 Nach der Zelle liegt ein fertiges Teil im Liefergebinde. 4 Die Montage der FlexArcSchweißroboterzelle dauerte nur einen Tag.
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schnellen Produktionsänderungen gerecht zu werden“, möchte er als weiteren Vorteil nicht unerwähnt lassen.
Virtuelle Kopie und vereinfachtes Störungsmanagement Als optimale Komponenten für die FlexArcSchweißroboterzelle von ELB-Form stellten sich der ABB-Roboter IRB 1600 (stehend am Sockel montiert) und die neue Robotersteuerung IRC 5 heraus. Um zwischen zwei Arbeitsbereichen wechseln zu können, wählte man als Positioniertisch den IRBP 250 R mit Drehachse und Wendestation mit einer Belastungsmöglichkeit von 250 kg pro Seite. Sicherheitstechnisch ist die Zelle mit Lichtschranken ausgeführt. Als nächstes ist für diese Zelle, in der nur Aluminium geschweißt wird, ein Wechsel auf die CMT-Schweißtechnologie vorgesehen. Für die Bedienung der Schweißzelle ist ein Mitarbeiter notwendig. Nach dem dieser eine Station bestückt hat, dreht der Positioniertisch das zu schweißende Werkstück in die Roboterstation. Während der Roboter schweißt, kann der Mitarbeiter die zweite Station schon wieder beschicken. Die fertiggeschweißten Teile werden anschließend vom selben Mitarbeiter geprüft und verpackt. „Nach der Zelle liegt also ein fertiger Teil im Liefergebinde“, beschreibt der Betriebsleiter das Ziel der Zusammenarbeit von Roboter und Mensch. Der Bediener der Roboterzelle kann die Roboterzelle selbst programmieren. Entweder online über das Pro-
grammierhandgerät oder indirekt über Robot Studio. Da jedes FlexArc Paket in einem virtuellen Format als identische Kopie der realen Zelle vorhanden ist, können Programme leicht indirekt erzeugt werden und mit minimalen Justierungen heruntergeladen werden. „Mechanische Probleme oder Softwareprobleme, wovor Neueinsteiger in die Robotertechnik oft Angst haben, sind bei unseren Roboterzellen praktisch nicht mehr vorhanden“, ist Thomas Hopfner auf die Qualität der ABB-Produkte stolz. Sehr unkompliziert verlief laut Reiner auch der Umstieg auf die neue Steuerungsgeneration, für die ein Tag Schulung ausreichend war. „Die Handhabung der IRC5 ist äußerst einfach und intuitiv. Dem Anlagenbediener wird durch die ausgezeichnete Visualisierung sehr unkompliziert vermittelt, wo ein Problem der Anlage liegt und wie es zu beheben ist“, betont Hopfner. Normalerweise kommt es bei einem Schweißfehler zum Anhalten der Produktion. Der Restart der Anlage kann viel kostbare Zeit in Anspruch nehmen. Wenn bei einer FlexArc Zelle eine Schweißstörung auftritt, fährt der Roboter automatisch zu einem „Servicefenster“, wo der Roboterbediener außerhalb der Zelle Zugang zum Schweißbrenner hat, um z. B. die Schweißdüse zu tauschen, den Gasfluss zu prüfen etc. Danach ist vom Roboterbediener nur ein einziger Knopf zu drücken, und der Roboter geht an den Platz zurück, wo er zuvor stoppte und fährt mit dem Schweißvorgang fort. Während der ganzen Operation kann der Roboter im automatischen Modus bleiben; das spart wertvolle Produktionszeit.
>> Mit FlexArc kann man fast wie im Katalog aus Standardkomponenten auswählen und damit eine Schweißzelle nach Kundenanforderung verwirklichen. << DI (FH) Thomas Hopfner, Gebietsrepräsentant bei ABB
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Anwender Neben dem Einsatz moderner Fertigungsverfahren verfügt die ELB-Form GmbH über solides Know-how und langjährige Erfahrung in den Bereichen: Rohrkomponentenbau aus Aluminium und Edelstahl; Rohrbiegen und Innenhochdruckumformung inkl. Schweiß- und Montageumfänge; Strukturteile aus Stahl und Aluminium.
Leistungsspektrum Engineering CAD / FEM: Catia V4, Catia V5, AUTOFORM Schnittstellen: IGES, STEP, DXF Datenübertragung: Engdat, Odette, KVS, ESL
Fertigungs-Prozesse / Verfahren
CNC-Dornbiegen ø 6 – 150 mm Prägen und Rohrendenumformung Innenhochdruckumformung Schweißverfahren inkl. CMT Mechanische Bearbeitung Reinigen und Montage / Assemblierung Prototyping für alle Verfahren möglich! ELB-Form GmbH Riederstraße 12, A-6773 Vandans Tel. +43 5556-901-0
www.formgroup.eu
Geringere Kosten durch geringeren Aufwand Als größte Herausforderung bei diesem Projekt nannte der ELB-Form Betriebsleiter Reiner den knappen Liefertermin. Es waren nur acht Wochen Zeit, diese Schweißzelle in Betrieb zu nehmen. „Mit unserem standardisierten FlexArc-Zellenprogramm ist die Einhaltung eines so knappen Liefertermins möglich. Der dadurch geringere Aufwand vor Ort schlägt sich natürlich auch in geringeren Kosten für den Kunden nieder“, meint der zufriedene Thomas Hopfner, für den momentan nur noch ein Motto zählt: Plug and Play.
ABB AG Robotertechnik Brown Boveri Straße 1, A-2351 Wr. Neudorf Tel. +43 1-60109-3720
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