Robotertechnik/Schweißen und Schneiden Titel A

Produktive Vorarbeit

Plasmaschneiden senkt Kosten
Der Wermsdorfer Firma KET Energietechnik gelang es, die Rohrleitungsmontage durch die automatisierte, industriemäßige Fertigung von Rohrleitungsmodulen für Energieverteilanlagen signifikant zu rationalisieren. Kern der Lösung ist eine automatisch arbeitende Roboter-Schneid- und Schweißanlage von Kjellberg Finsterwalde. Sie arbeitet dank der integrierten Plasmaschneidanlage nicht nur mit sehr geringen Schnittmeterkosten. Die Leistungsfähigkeit beruht auch auf der direkten Kopplung mit der Rohrleitungsplanung mit Hilfe eines 3D-CAD-Verfahrens und dessen Verknüpfung mit der realisierten CAM-Struktur.

Um Energieverteilanlagen aus Modulen rationell installieren zu können, müssen alle Module präzise gefertigt sein, damit sie auf der Baustelle nahtlos aneinanderpassen. Das setzt voraus, dass die Fertigungsvorbereitung ebenso sorgfältig erfolgt und fängt beispielsweise mit dem genauen Ausmessen der Versorgungsräume an, in die später die Verteiltechnik zu installieren ist. Die Module für Rohrleitungsanlagen, die flüssige und gasförmige Medien sowie Wasserdampf zu unterschiedlichen Abnehmern in einem Gebäude transportieren, bestehen in aller Regel aus Absperrarmaturen, Regelventilen, Pumpen beziehungsweise Gebläse, Rückschlagarmaturen und den verbindenden Rohrleitungen.

Bei der 3D-CAD/CAM-Methode akribisch zu arbeiten ist wichtig, weil diese zugewiesenen Räume in der Tendenz eher kleiner als größer werden. Dazu hat KET gemeinsam mit dem Vredener Unternehmen Severt eine Roboter-Schneid-, Schweiß- und Markieranlage konzipiert und den Automatisierungs-Anlagenbauer beauftragt, diese Anlage zu konstruieren, zu fertigen und in Betrieb zu nehmen. Dabei war eine Vorgabe, dass das Schneiden der Rohre mit einer Plasmaschneidanlage von Kjellberg Finsterwalde zu realisieren ist.

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Die automatische Schneid-, Schweiß- und Markieranlage hat zwei nach oben und vorn offene Arbeitskabinen, die von einem ABB-Roboter bedient werden, der sämtliche Schneid- und Schweißbrenner führt. Dieser Roboter ist über Kopf an einem C-Portal montiert, das sich auf einer acht Meter langen Verfahranlage von einer zur anderen Zelle (entsprechend des vorgegebenen Programms) bewegt.

In beiden Zellen kann plasmageschnitten, geschweißt und markiert werden. Das Ausgangsmaterial, bis zu sechs Meter lange Rohre, wird zuerst in der rechten Zelle geschnitten, wo eine Kombination aus einem Severt-Dreh- und Wendepositionierer mit einem Langteilpositionierer sowie mit einem stufenlos verschiebbaren Gegenlager die schweren Rohre aufnimmt. In der linken Zelle werden vorrangig die Rohrabschnitte, die in einem weiteren Dreh- und Wendepositionierer eingespannt sind, bearbeitet. Dort lassen sich weitere Spezialschnitte, Schweißaufgaben und Markieraufgaben erledigen. Durch die Trennung der beiden Arbeitszellen wird der Roboter gut ausgelastet. Wenn er in einer Zelle arbeitet, kann in der anderen das fertige Werkstück ausgespannt und ein neues Werkstück eingespannt werden. Obwohl sich im Endergebnis alle Toleranzen addieren, erzielt die Anlage eine hohe Führungsgenauigkeit innerhalb der Toleranz von ±0,2 bis 0,3 Millimeter.

Wirtschaftliches Plasmaschneiden

Der erste Schritt zur Fertigung der Rohrleitungsmodule ist das Schneiden der Rohre. Nach anfänglichen Überlegungen zum Laserschneiden entschied sich KET-Geschäftsführer Kurt Kirpal aufgrund der Leistungsfähigkeit und Schnittqualität für die Plasmaschneidanlage Hifocus 160i der Firma Kjellberg Finsterwalde. Diese Anlage erzeugt Schnitte mit sehr geringer Rautiefe sowie Rechtwinkligkeits- und Neigungstoleranz. Die Präzision der Schnittführung liegt im engen Toleranzbereich von ±0,2 Millimetern und kommt damit dem Laserschneiden sehr nahe. Die Plasmaschneidanlage schneidet und markiert Baustähle, legierte Stähle, Aluminium und andere elektrisch leitfähige Werkstoffe im Bereich von 0,5 bis 50 Millimeter Dicke.

Neben signifikanten Unterschieden bei den Investitionskosten liegen die Schnittmeterkosten beim Plasmaschneiden deutlich unter denen des Laserschneidens. Bereits bei herkömmlichen Baustählen bis acht Millimeter Dicke liegen die Schnittmeterkosten 20 bis 30 Prozent unter denen des Lasers.

Die hohe Schnittqualität ist ein Ergebnis des Zusammenwirkens von innovativer Soft-Switch-Invertertechnik mit der neuen Brennertechnik Percut 160 und 170 sowie mit der neuen automatisch arbeitenden Gaskonsole Flowcontrol. Alle Komponenten sind Eigenentwicklungen von Kjellberg Finsterwalde.

Hohe Anlagenflexibilität

Sowohl das Schneiden als auch das Markieren sowie das Schweißen übernimmt der Roboter als Führungsmaschine. Er ist über Kopf an einem verfahrbaren C-Portal installiert. Damit er an jeder Stelle auf alle Werkzeuge zugreifen kann, wurde auch das automatische Brennerwechselsystem am Portalkopf installiert.

Zum integrierten Bestandteil des C-Portals gehören deshalb eine Brennerreinigungs- sowie eine Brennervermessungsstation. Sollten sich die Geometriedaten der Brenner einmal ändern, wird automatisch eine Programmkorrektur eingeleitet, so dass man stets optimale Schneid- und Schweißergebnisse erzielt. Auch der Plasmabrenner kann dort bei Bedarf automatisch vermessen werden.

Mit der automatisierten Fertigung haben die Fertigungsprozesse – gewissermaßen als Zusatzeffekt – einen starken Rationalisierungsschub erfahren, der sich nicht nur in der hohen Qualität der Rohrleitungsausführung, sondern auch in einer wirtschaftlichen Fertigungsweise widerspiegelt. So wurde mit dieser Anlage bereits die Versorgungsanlage der Endmontagehalle im BMW-Werk Leipzig zur vollen Zufriedenheit des Auftraggebers erstellt. Peter Springfeld (gm)

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