Ausgangssituation im Projekt: Aluminiumtor-Fertigung mit KUKA Roboter

Bei diesem Projekt geht es um einen Kunden, der hochwertige Tore aus Aluminium herstellt. Dabei handelt es sich insbesondere um individuelle Anfertigungen auf Bestellung, deren Maße stark variieren können. Angefragt wurde bei Lasaco also eine Schweißanlage inklusive flexibler Schweißvorrichtung, damit Torgrößen zwischen 2 und 15 Metern Länge sowie mit einer Höhe zwischen 1 und 2,50 Metern automatisch geschweißt werden können.

Die Herausforderung einer flexiblen Schweißvorrichtung

Bei der Automatisierung von Schweißanlagen durch Industrieroboter hat LASACO viel Erfahrung und setzt unter anderem auf die hochwertigen Schweißroboter von KUKA für die Umsetzung solcher Projekte. Bei diesem speziellen Kunden kam eine besondere Herausforderung hinzu, da dieser eine individuelle Vorrichtung für flexible Schweißarbeiten benötigte. Wir entwickelten die Vorrichtung exakt nach Kundenvorgaben. Das Bedienpersonal ist nun dazu in der Lage, alle Einzelteile des Tores aus Aluminium einzulegen und pneumatisch zu fixieren. Den Rest erledigt der Schweißroboter. Die flexiblen Einstellmöglichkeiten ermöglichen dem Kunden die Herstellung einer großen Bandbreite an vielfältigen Produktvariationen, die sich auch auf künftige Änderungen bei der Bauteilgeometrie adaptieren lassen.

Anlagenkonfiguration der KUKA KRC16-2 Industrieroboter:

Um eine möglichst große Reichweite zu erzielen, kamen gleich zwei Kuka Schweißroboter vom Typ KRC16-2 zum Einsatz. Diese wurden auf zwei 15 bzw. 17,5 m langen Linearachsen montiert, wodurch sich ihre Reichweite innerhalb der vorgegebenen Parameter maximal nutzen lässt. Die Aufstellung erfolgte parallel zu beiden Seiten der Vorrichtung. Die Stromversorgung wurde mit zuverlässigen Fronius TPS4000 Stromquellen realisiert, die durch ihr integriertes Push-Pull System hervorragend für das Schweißen von Aluminium geeignet sind. Die Gefahr von Materialverzug wird durch dieses System erheblich reduziert.

Zusätzlich zur Schweißtechnik verfügt der Industrieroboter über ein ebenfalls auf der Linearachse montiertes Magazin, das sich immer mitbewegt. Dadurch lassen sich automatisch die Sprossen an den gewünschten Stellen im Torrahmen platzieren und direkt verschweißen. Zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen erfassen taktile Sensoren des Industrieroboters die Positionen der Streben und Rahmenprofile und berechnen die automatische Korrektur des Schweißvorgangs.

Übertragung der Tordaten an den Schweißroboter:

Für jedes Tor liegen eigene Konstruktionsdaten vor. Die für den Schweißroboter relevanten Parameter werden daraus extrahiert und in Form einer Excel-Datei an das System übertragen. Die Wahl fiel deshalb auf die etwas ungewöhnliche Form der Excel-Tabelle, weil der Industrieroboter für die Torfertigung 120 verschiedene Parameter verarbeiten muss. Dazu zählen neben der Torlänge und Torhöhe Werte wie Streben-Abstände, Abmessungen von Profilen und vieles mehr. Der sogenannte Master Roboter überträgt die Parameter an den untergeordneten Slave Roboter. Anhand der Daten werden sämtliche Schweißpositionen vollautomatisch berechnet und der Schweißvorgang kann beginnen. Das Bedienpersonal muss dabei lediglich auf die korrekte Positionierung der linearen Führungen achten, die in der Konstruktionszeichnung vorgegeben sind. Beide Industrieroboter teilen sich dabei die Schweißaufgaben so auf, dass sie die ideale Position ausnutzen und somit den Zeitaufwand reduzieren. Das komplette Tor aus Aluminium wird anschließend von einem Kran aus der Anlage entnommen, während der Bediener bereits die Rohteile für den folgenden Auftrag einlegen kann. Für zusätzliche Schweißarbeiten an Kleinteilen und sogenannten Stehern wurde ein weiterer manueller Drehtisch mit zwei Stationen in die Roboteranlage integriert.

Fortwährende Optimierung von Qualität und Produktivität

Lasaco betreut die Weiterentwicklung der Fertigungsanlage auch nach der Auslieferung an den Kunden. Erfahrungswerte der laufenden Produktion und anderes Optimierungspotenzial fließen ständig in den Evaluationsprozess ein. Dadurch kann der Industrieroboter fortlaufend optimiert werden, was sich positiv auf die Qualität und Produktivität der gesamten Anlage auswirkt.

Beispielsweise wurde mittlerweile eine automatische TCP-Brennervermessung nachgerüstet, um die fortlaufende Genauigkeit der Schweißnähte zu verbessern. Aufgrund der Optimierungen, die im Laufe der Zeit an den Programmen durchgeführt wurden, konnte Lasaco die Zykluszeit der Arbeitsdurchgänge für den Kunden fast halbieren. Der Output der Fertigungsanlage steigerte sich entsprechend. Für künftige Optimierungen stehen weitere Optionen wie etwa eine automatische Vorrichtungseinstellung zur Verfügung.

Highlights des Projekts KUKA Schweißroboter für Aluminium Tore

  • Individuell von Lasaco nach Kundenwunsch entwickelte Schweißvorrichtung, mit der sich unterschiedlichste Formate realisieren lassen.

  • Automatische Erstellung von Excel-Tabellen aus den Konstruktionsdaten der Tore zur weiteren Verwendung durch den Schweißroboter.

  • Datenimport von 120 unterschiedlichen Parametern für exakte Definition des zu schweißenden Tores bei maximaler Flexibilität.

  • Ausgleich von Toleranzen und Verzug im Material durch taktile Sensoren.

  • 17,5 m Linear-Fahrbahn für Master Roboter; 15 m Linear-Fahrbahn für Slave Roboter.

  • Automatische Schweißbrenner Vermessung im TCP-Verfahren.

  • Zusätzlicher Drehtisch für manuelles Schweißen von Kleinteilen und Stehern mit zwei Stationen.

Projektgalerie Aluminiumtor Kuka Schweißroboter:

Verschaffen Sie sich einen optischen Eindruck der kompletten Kuka Anlage