Brennroboter der neusten Generation

Riesenschlange

Walzprofile- aufschneiden, Rundlöcher bohren, Markierungen anbringen - und dazwischen immer wieder die Maschine wechseln: Die komplexen Prozessabläufe in der Stahlbearbeitung erfordern viel Logistik. Jede Bewegung der tonnenschweren und meterlangen Träger zwischen den spezialisierten Anlagen muss genau geplant werden. Um diesen Aufwand zu verringern, geht das kanadische Unternehmen Burlington Automation einen anderen Weg: Der technische Ansatz verbindet verbesserte CNC-Robotik mit einem hochpräzisen Plasmaschneider. Als erster Betrieb in Europa setzt seit Ende 2010 der baden-württembergische Stahlbauer IBB Bönnigheim einen solchen Plasma-Brennroboter für unterschiedlichste Aufgaben ein. Je nach Komplexität der Werkstücke werden dadurch Zeiteinsparungen von 20 Prozent bis mehr als 50 Prozent erreicht. Ein Roboterarm in Schlangenoptik, der sich über dem Werkstück windet, um aus jeder Position und aus jedem Winkel arbeiten zu können, ist das Markenzeichen der Anlage mit dem bezeichnenden Namen PythonX. Als Klaus Stamm, Geschäftsführer von IBB, von der Neuentwicklung hörte, fuhr er selbst zum Hersteller nach Kanada, um sich ein Bild zu machen. "Wir haben uns auch auf dem europäischen Markt nach etwas Vergleichbarem umgesehen, da ja die Hauptkomponenten, Plasmaquelle und Roboter, aus Europa kommen", berichtet Stamm. "Allerdings hatte keine der anderen Anlagen eine derart ausgereifte Software, weshalb auch keine eine solche Schnittpräzision erreichte."

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Roboter prüft Werkstück

Eine Sechs-Achs-Konstruktion gibt dem Roboterarm maximalen Bewegungsspielraum. Dadurch kann die Stellung des Plasmabrenners zum Werkstück je nach Anforderung flexibel und exakt verändert werden.

So kann der Brennroboter Löcher mit dem halben Durchmesser der Materialstärke herstellen. Um diese hohe Bearbeitungsqualität zu erreichen, ist die Software so ausgelegt, dass DSTV- und DXF-Daten aus fast allen herkömmlichen CAD-Programmen direkt ins System des Roboters übertragen werden können. Dieses identifiziert in der Vorlage alle Besonderheiten und Abmessungen und generiert automatisch die notwendige Schnittsequenz für das gesamte Werkstück. Entscheidend ist die exakte Steuerung des Brenners durch die Software, um präzise Schnitte in allen Dimensionen zu gewährleisten. Ist das Rohteil in die Anlage geladen, prüft der Roboter dessen genaue Lage und seine tatsächlichen Dimensionen, bevor der Schneidevorgang beginnt. Durch dieses Abtasten können Walztoleranzen im Material kompensiert werden, und das Gerät setzt so nach Unterbrechungen im Brennprozess sofort wieder an der zuletzt bearbeiteten Position an. Die Anlage selbst besteht aus Plasmaquelle, Roboterarm und Plasmabrenner. Durch seine Sechs-Achs-Konstruktion kann der Arm jede gewünschte Stellung zum Werkstück einnehmen. Gleichzeitig ist das flexible Gerät so robust ausgelegt, dass es auch rund um die Uhr im Einsatz sein kann. Hat der Arm die richtige Position, erzeugt der Brenner einen Lichtbogen, wodurch 30.000 Grad Celsius heißes Plasma gebildet wird, das mühelos mit einer laserähnlichen Präzision durch den Stahl schneidet. Eine Druckluftzuleitung bläst die dabei entstehende Schlacke direkt aus. Bearbeitet werden die Werkstücke in einem Arbeitsbereich von etwa einem Quadratmeter Fläche. Eine speziell kalibrierte Messrollenmechanik, die eine maximale Abweichung von einem Millimeter über die gesamte Länge des Werkstücks garantiert, bewegt das Bauteil nach Anweisung der Software durch diesen Bereich.

Kein Werkzeugwechsel

Sowohl I-Träger, Winkel, Rechteck- und Quadratrohre als auch Flachmaterial lassen sich mit dem Brennroboter bearbeiten, wobei das Material standardmäßig 32 Millimeter dick beziehungsweise mit einem Upgrade sogar 51 Millimeter dick sein darf. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Längsschnitten, etwa zur Herstellung von T-Trägern, über Gehrungsschnitte und Ausklinkungen bis zu Rundlöchern, Schlitzen und Schweißnahtvorbereitung. Auch alle Arten von Markierungen - Text, Zahlen oder Konstruktionszeichen - können eingebrannt werden. "Damit ist es zum ersten Mal möglich, alle Produktionsaufgaben ohne mechanische Komponenten wie Bohr-, Stanz- oder Markiereinheit mit nur einer Maschine zu erledigen", erklärt IBB-Geschäftsführer Stamm seine Entscheidung für die Anlage. Der neue Brennroboter kann sogar die Aufgaben von bis zu sieben Einzelanlagen übernehmen: Bohrmaschine, Winkelbearbeitungsanlage, Bandsäge, Markiersystem, Platten-/ Flachmaterialbearbeitungslinie und Ausklink-Maschine. Dadurch reduzieren sich die Transportzeiten oder entfallen ganz. Die Zeiteinsparungen sind erheblich. Notwendige Verlagerungen des Bauteils übernimmt der Roboter automatisch. Bei Rechteckrohren wird beispielsweise nach der dreiseitigen Bearbeitung das Werkstück gedreht und für die weiteren Arbeitsschritte von oben oder von den Seiten wieder exakt ausgerichtet. Dadurch wird zudem vermieden, dass herabtropfende Schlackereste den Brennerkopf beschädigen. pb

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