Roboterproduktion

Schweißen, fräsen, kleben

21 Roboter produzieren Radhäuser in Wolfsburg. Der seit den Anfängen der Industrieroboter am längsten erprobte und noch immer dominierende Einsatz ist das Punktschweißen. Ein Fallbeispiel aus dem Automobilbau zeigt dies sinnfällig.

Roboterunterstützte Fertigungslinien realisieren Taktzeiten von nur 37 Sekunden vom Blechrohling zum fertigen Bauteil. (Foto: KWD)

Experten von KWD Automobiltechnik Wolfsburg hatten zum robotergestützten Ausführen definierter Fertigungsschritte an Fahrzeug-Bauteilen das enge Zeitfenster von 37 Sekunden vorgegeben. Dies betrifft die Frist vom Einlegen des Rohlings in die Schweißzelle bis zum Ausfördern des fertigen Teils. Inbegriffen sind das Positionieren der Schweißzange, das präzise Setzen der Schweißpunkte und das Kennzeichnen des Bauteils.

KWD und ihre Schwesterunternehmen produzieren Karosserieeinzelteile und -baugruppen. Mit seinen Lösungen für Leichtbaukonzepte von Strukturbauteilen zählt KWD zu den weltweit führenden Automobilzulieferern. Das neue Modell eines Automobilisten stellte die KWD-Experten vor besondere Herausforderungen. Die Radhäuser, Schweller und A-Säulen ließen sich auf den bestehenden Fertigungslinien nicht in der geforderten kurzen Taktzeit produzieren, berichtet Randy Koch, Produktionsleiter bei KWD. So sollen vom Einlegen der Rohlinge bis zum fertigen Bauteil aus einer Roboterschweißzelle nicht mehr als 37 Sekunden vergehen. Kombiniert mit hoher Prozesssicherheit und Fertigungsqualität war das garantierte Einhalten der Taktzeit ausschlaggebend für die Auftragsvergabe. ABB Robotics konnte als einziger Anbieter das Unterschreiten dieses Maximalwertes verbindlich zusagen. Die Konzepte der anderen Anbieter lagen laut Guido Wittenberg, verantwortlich für die technische Planung bei KWD, im Schnitt zehn Prozent darüber.

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Platzsparend und präzise
Als Generalunternehmer lieferte ABB die Roboter und zeichnete darüber hinaus verantwortlich für Planung, Konstruktion, Fertigung, Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der Anlagen. Inbegriffen war das Integrieren aller Komponenten wie Schweißzangen, Schwenksysteme mit Elektrodenfräser und -wechsler, Rolltore, Sicherheitslichtvorhänge, Zutrittskontrollen, Einhausungen, Lichtschranken, Drehtische, Ritzpräger und Gurtbandförderer. Insgesamt arbeiten 20 IRB 6640 und ein IRB 2600 in den vier neuen Produktionslinien, von denen jede aus zwei Roboterzellen besteht. Der Automobil-Zulieferer KWD muss äußerst enge Toleranzen einhalten. Deshalb bewertet Randy Koch die hohe Präzision der ABB-Roboter mit einem weiteren Pluspunkt. Die entsprechenden Anforderungen bei Handhabungs- und Schweißprozessen erfüllen die IRB 6640 dank der leistungsstarken IRC5-Robotersteuerung. Die Punktschweißfunktionen des Programmpakets Robotware Spot positionieren die Schweißzange schnell und präzise. Außerdem bieten sie Optionen für das Überwachen der Schweißausrüstung. Eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gibt KWD die erforderliche Prozesssicherheit. Die IRC5-Steuerung überwacht auch die internen Lasten des Roboters. So lassen sich Überlastsituationen vermeiden beziehungsweise reduzieren. Ergebnis: eine längere Lebensdauer der Roboterantriebe mit der Folge niedrigerer Wartungs- und Instandhaltungskosten. Die Anlagen sind so eingerichtet, dass ein Mitarbeiter pro Schicht rund 500 bis 600 Teile fertigen kann.

Schnelles und präzises Positionieren der Punktschweißzangen ermöglicht die leistungsfähige Robotersteuerung IRC5 mit dem Programmpaket Robotware Spot. (Foto: KWD)

Radhausfertigung
Die sich öffnenden Rolltore der Roboterzelle geben den Zutritt für den KWD-Mitarbeiter frei. Er legt mehrere Blechrohlinge in die Halterung eines Drehtisches ein. Außerdem nimmt die Spannvorrichtung ein Teil auf, auf das ein Roboter zuvor eine Kleberaupe aufgetragen hatte. Die Halterungen oder Spannvorrichtungen sind auf Zehntelmillimeter genau eingestellt. Der Mitarbeiter verlässt die Roboterzelle, und nach Betätigen der Freigabetaste schließt das Tor. Der Drehtisch positioniert die Rohlinge vor den zwei IRB 6640, die programmgesteuert mehrere Schweißpunkte setzen und so die Rohlinge fest fügen. Anschließend entnimmt ein weiterer IRB 6640 das gefügte Teil und positioniert es unter einer stationären Schweißzange zum Setzen weiterer Schweißpunkte. In einem letzten Arbeitsschritt erfolgt das Kennzeichnen der Bauteile mit einem Ritzpräger. Dann transportiert ein Gurtbandförderer das fertige Radhaus in die Ausgabestation. Der gesamte Vorgang dauert nur wenige Sekunden. Nach circa 200 Schweißpunkten folgt das automatische Fräsen der Schweißkappen. Bei Bedarf können sie bis 35 Mal nachbearbeitet werden.

Kleben
Neben dem Schweißen setzt das automatisierte Kleben ein hochtechnologisches „Glanzlicht“ in den Füge-Anwendungen bei KWD. Um den Klebstoff aufzutragen, muss dieser über die gesamte Förderstrecke aus Vorratstank, Pumpstation, Förderschlauch und Applikator eine konstante Temperatur von 55 Grad Celsius aufweisen. Dazu ist das gesamte System beheizt. Der in der Klebestation eingesetzte IRB 2600 lässt theoretisch Klebegeschwindigkeiten von bis zu 1.000 Millimeter pro Sekunde (V1000) zu und bietet damit genügend Reserven für die bei KWD benötigten 100 Millimeter pro Sekunde. Ein wichtiger Aspekt ist die Synchronisation des Klebstoffflusses. Dazu führt der Roboter den Applikator mit konstanter Geschwindigkeit entlang der 3D-Kontur des Bauteils folgend. Das erfordert ein kontinuierliches Anpassen der zugeführten Klebstoffmenge in Abhängigkeit von der überfahrenen Kontur.

Remote-Service
Effizienz, Verfügbarkeit und Produktionssicherheit der Robotersysteme haben für KWD ebenso wie für viele andere Anwender hohe Priorität. Der Wolfsburger Automobilzulieferer hat mit den Robotik-Partnern von ABB einen Fernwartungsvertrag abgeschlossen. Dazu sind alle Roboter im Rahmen der Servicevereinbarung Robotcare mit einem sogenannten Remotezugang ausgestattet. Das wichtigste Werkzeug ist dabei das ARD-System (Advanced Remote Diagnostics). Es unterstützt ein permanentes Beobachten, Dokumentieren und Übertragen aller wesentlichen Betriebszustände wie Lasten, Temperaturen, Stromfluss oder Lüftergeschwindigkeit an eine Servicezentrale. Diese wertet die Informationen in Echtzeit aus. In das Analyseprogramm haben die Entwickler außerdem ihr umfassendes Praxis-Knowhow eingebracht.

Hans P. Fritsche/bw

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