Die Firma ERL Automation aus dem niederbayerischen Landau/Isar entwickelte für die ROPA Fahrzeug- und Maschinenbau GmbH ein automatisiertes Schweißsystem für die Fertigung von Stahlteilen für Zuckerrübenerntemaschinen, das Anfang des Jahres in Betrieb genommen wurde. Durch den Einsatz eines neuen KUKA Schweißroboters, kombiniert mit einem Wendepositionierer DWP-V 750 ist die Firma ROPA nun in der Lage, Schweißteile und Komplettbaugruppen effizient und kostengünstig herzustellen.

Die Zuckerrübenvollerntemaschine euro-Tiger von ROPA wird komplett in Bayern gefertigt.

Die Zuckerrübenvollerntemaschine euro-Tiger von ROPA wird komplett in Bayern...

Mit Zuckerrübenvollerntemaschinen, komplett in Bayern gefertigt, hat sich die deutsche Ropa Gruppe über Jahrzehnte einen Namen als Agrarmaschinenhersteller gemacht. In mehreren Werken, fertigen die Mitarbeiter auf CNC-Maschinen und seit neuestem auf
einem Schweißsystem von ERL Automation, Stahlteile, die beinahe die gesamte Fertigungstiefe abdecken. Kernkompetenz von Ropa ist die Fertigung von Komplettmaschinen in einer jährlichen Stückzahl von 100 bis 160. Ergänzend dazu gibt es einen Anteil Serienfertigung von Ersatzteilen wie z.B. Erntewalzen. „Ein entscheidendes Kriterium war, auf dieser Anlage sehr flexibel Bauteile unterschiedlicher Größe auch zur gleichen Zeit fertigen zu können. Es werden sowohl Großteile wie Seitenarme aber auch Kleinteile wie Lagerarme für Nachköpfer oder Kettenräder damit geschweißt“, berichtet DI Bernhard Paintner, Produktionsleiter ROPA zufrieden.

Dank des Prozess-Knows in der Schweißtechnik und der Kompetenz bei maßgeschneiderten Roboterlösungen der Firma ERL Automation GmbH konnte diese Aufgabenstellung erfolgreich gelöst werden. „An diesem Beispiel sieht man, wie Abläufe durch intelligente Automation verbessert und wirtschaftlich gestaltet werden können“, betont Martin Erl, Geschäftsführer ERL Automation GmbH.

Hervorragend ausgerüstet

Für die Abarbeitung der gestellten Aufgaben wird ein Roboter vom Typ KUKA
KR 30 L16 mit einer Reichweite bis zu 3,1 m, kombiniert mit einem KUKA Posiflex Positioniertisch, zwei Stationen mit je 750 kg Traglast und einer Einlegehöhe von 900mm, verwendet. Als Schweißstromquelle wird ein Gerät Typ EWM Phönix 500 RC mit Roboterinterface, sowie ein wassergekühlter Schweißbrenner Typ Binzel WHPP (Wechselhals Push Pull) 455 wechselweise WH 590 eingesetzt. Die vielfältigen Integrationsmöglichkeiten durch digitale Schnittstellen für Programm- bzw. Leitspannungsbetrieb, Industriebus-Systeme (Profi -, Inter-, CAN-BUS, Devicenet) und die Anbindung von Drahtvorschub-Geräten sind wesentliche Stärken von EWM. Mit dem Schweißprozess EWM-forceArc können dicke Bleche bis zu 30 % schneller geschweißt werden und es kann durch spritzerarmes Schweißen höchste Wirtschaftlichkeit bei allen Materialien und Anwendungen gewährleistet werden.

Sichere Automation

Die Ansteuerung der Schweißanlage erfolgt vom Roboter über die integrierte Bussteuerung. Die Programmauswahl erfolgt über eine speziell für den Anwender programmierte Bedienoberfläche. Die Programme werden in einem zentralen Verzeichnis abgespeichert und über den Produktionsbildschirm mit dem Cursor bzw. über die Eingabe der Bauteilnummer und der zu produzierenden Stückzahl am Ziffernblock des KCP (KUKA Control Panel) ausgewählt und gestartet. Der Bediener belädt die Station mit den vorgerichteten Stahlplatten bzw. Baugruppen, verlässt diesen durch die Lichtschranke, quittiert das Signal am Operation Panel und startet außerhalb der Station das Schweißprogramm. Der Wendepositionierer dreht die eben beladene Station in die Schweißstation. Danach beginnt der Schweißroboter mit der Abarbeitung des vorausgewählten Programms. Nach Beendigung des Schweißprozesses wird der Beladebereich wieder freigegeben. Dieser Zyklus wird beim Betreten des überwachten Arbeitsbereiches unterbrochen, die Anlage schaltet auf Not Halt.

Der Personenschutz für den Arbeitsablauf wird durch Sicherheitslichtschranken Typ Sick M4000, zwei Stück AZ 16 Türsicherheitsschalter für die Servicetüre sowie einer frei
programmierbaren Sicherheits-SPS gewährleistet. Der Zykluswechsel von Station 1 und 2 wird im Programm abgefragt und über die Robotersteuerung ausgewertet. Mit der am Programmierhandgerät integrierten Zustimmtaste kann sich der Anwender im Arbeitsbereich bewegen und die nötigen Einstellarbeiten durchführen (Betriebsart Hand), wobei die Roboterbewegungen mit reduzierter Geschwindigkeit erfolgen. „Wichtig für uns waren die seitlichen Sicherheitstüren, die dem Mitarbeiter bei einer Störung kurze Wege zum Roboter garantieren“, so Bernhard Paintner.

Als zusätzlicher Bedienerschutz dient ein KAPPA MYKRON Kompakt-Feinstaubfilter. Bei diesem Patronenfilter mit integriertem Ventilator und patentierter KAPPA SEQUENCE DEDUSTING® Technologie für die Filterabreinigung sind die Filterelemente waagrecht eingebaut und reingasseitig zu entnehmen. Der Reingasraum ist durch eine große Glastüre einsehbar, wodurch die Funktion der Filterkerzen und der Abreinigung optimal überwacht werden kann.

Überwachter Schweißprozess

Ein Touchsensor dient zur Nahterkennung. Mit Hilfe des freien Drahtendes ermittelt der Roboter vor dem Schweißen geometrische Differenzen am Bauteil, die gegenüber dem zur Programmierung genutzten Referenzmodell auftreten können. Mit dem Lichtbogensensor verfolgt der KR 30L16 die Kehlnähte während des Schweißprozesses. Eventuelle Abstandsänderungen im Lichtbogen signalisieren der Steuerung Abweichungen des Schweißbrenners von der Fugenmitte, die der Roboter daraufhin durch Korrektur der Schweißposition egalisiert.

Fazit

Die Mechanisierung von Schweißanwendungen ermöglicht es, sich von hohen Lohnkosten unabhängig zu machen, führt zu qualitativ hochwertigen und optisch ansprechenden Schweißnähten, ohne Nacharbeit - das zeichnet Automationslösungen aus. „Automation ist der Schlüssel zu mehr Wirtschaftlichkeit, besserer Qualität und humanen Arbeitsplätzen“, bringt es Martin Erl auf den Punkt.

KUKA Schweißroboter Typ KR 30L16 Positioniergenau - in kompakter, Platz sparender Bauweise - Drehstrom- Servoantrieb für 6 Freiheitsgrade - absolute Wegmessung - Bremsen in allen Achsen - ausgelegt für die spezifizierte(n) Traglast und Trägheitsmomente, jeweils bezogen auf max. Geschwindigkeit und max. Ausladung - Zusatzlast auf dem Roboterarm ohne Einschränkung der spez. Traglast und Trägheitsmomente möglich. - mit 7 m Verbindungsleitung zwischen Robotermechanik und KUKA –Robotersteuerung