Seit Jahrzehnten erweitert die Liebherr Firmengruppe die Automatisierung in ihren Produktionsanlagen kontinuierlich. Im Werk im österreichischen Telfs (Tirol) fertigt der Baumaschinenhersteller nun erstmals komplette Baugruppen vollautomatisch. Eine von Yaskawa entwickelte und gebaute autonome Fertigungszelle mit drei Motoman-Industrierobotern übernimmt dabei alle Handlings- und Fügeprozesse – bis hin zur Ausschleusung des fertigen Bauteils.
Der Baumaschinenhersteller mit Hauptsitz in der Schweiz setzt für die Herstellung seiner Maschinen auf jahrzehntelange Erfahrung und nutzt bereits seit langem die Automatisierung in seinen Produktionsstätten.
Wachstum durch Automatisierung
Ein Beispiel ist das Liebherr Werk im österreichischen Telfs, wo Planier- und Laderaupen, Teleskoplader und Rohrleger gebaut werden. Die Produktion soll künftig weiter ausgebaut werden, wie Jürgen Vizvary aus dem Projektmanagement Produktion der Liebherr Werk Telfs GmbH erklärt: „Wir verfolgen in unserem Werk Telfs ein langfristiges Ziel: die Fertigung von über 3.000 Geräten pro Jahr. Um das zu erreichen, müssen wir in der Werksentwicklung konsequent auf Automatisierung setzen. In den vergangenen Jahren haben wir deshalb einen hohen dreistelligen Betrag in unseren Standort investiert – unter anderem in ein hochautomatisiertes Hochregallager mit Platz für 16.200 Europaletten und 41.180 Behälter sowie in die Modernisierung unserer Montagelinien und Stahlbauanlagen. Außerdem wollen wir die Stahlbau-Kompetenz trotz Fachkräftemangel auch in Zukunft im eigenen Haus behalten.
Jürgen Vizvary und sein Team wollen die Fertigung von drei verschiedenen Laufrollenrahmen für Planierraupen automatisieren. Diese Bauteile wurden bisher manuell geheftet und geschweißt. Der Projektmanager verbindet damit hohe Erwartungen, wie er erklärt: „Der Ansatz verfolgte ein High-Performance-Konzept: vollständig automatisiertes Schweißen, das hochenergetische und vollständig parametrierbare Schweißprozesse ermöglicht. Ein weiteres Ziel war es, eine maximal reproduzierbare Qualität zu erreichen und zugleich Optimierungspotenziale in Bauteil- und Schweißprozessen zu heben. Der Fokus liegt dabei auf hochintegrierten, großen Bauteilen in mittleren Stückzahlen, das heißt ca. 500 Stück pro Jahr.“
Darüber hinaus sollten nicht nur die Heft- und Fügeprozesse automatisiert werden, sondern auch das komplette Handling
aller erforderlichen Komponenten. Dabei handelt es sich um Brenn- und Laserstrahlschnittteilen, Gussteile bis hin zu Rohmaterialien mit unterschiedlichen Fertigungstoleranzen.
Vollautomatische Schweißroboterzelle als Lösung
Für diese Aufgabe entschied man sich für eine vollautomatische Schweißroboterzelle von Yaskawa. Auf einer Grundfläche von etwa 22 × 8 Metern sind vier Arbeitsstationen kombiniert: zwei Schweißstationen und zwei Handlingsbereiche.
In der ersten Station heftet und verschweißt ein Roboter die Bauteile nach vorgegebener Schweißfolge. Danach übernimmt ein zweiter Schweißroboter in der zweiten Station die weitere Bearbeitung. Bedient werden die beiden Schweißroboter durch einen Handlingroboter in der dritten Station. Er entnimmt die Einzelteile aus den unterschiedlichen vorgelagerten Ablagepositionen an der Zellenvorderseite. Da der Handlingroboter auf einer Bodenfahrbahn montiert ist, kann er einen großen Arbeitsbereich abdecken und alle erforderlichen Positionen in der Zelle gut erreichen. Zum Greifen der Einzelbauteile nutzt er unterschiedliche Greifer, die sich automatisch wechseln lassen. In Station 4 werden die fertigen Teile über ein eigenes Handlingsportal, das mit einem Universalgreifer ausgestattet ist, entnommen und ausgeschleust.
Durch Pufferbereiche und die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen kann die Zelle vollautomatisch laufen, sodass eine dritte Schicht ohne Bedienpersonal möglich ist. Insgesamt führten die Automatisierungsmaßnahmen zu einer Produktionssteigerung von über 50 %.
Anlagen-Hardware
Zusätzlich zum Anlagenkonzept lieferte Yaskawa auch die Schweiß- und Handlingroboter inklusive Positionierer,
Schweißtische und Fahrbahnen. Zum Schweißen werden zwei Motoman-Industrieroboter vom Typ AR2010 eingesetzt. Die 6-Achser sind für das Lichtbogenschweißen ausgelegt. Mit einem Arbeitsbereich von 2.010 mm und einer Traglast von bis zu 12 kg eignen sie sich für das Schweißen von großen und sperrigen Bauteilen.
Jeder Schweißroboter hat einen Beiwagen für Drahtspule, Stromquelle und Brennerservicestation. Beide fahren auf einer gemeinsamen Bodenfahrbahn mit rund 12 m Verfahrlänge, die als externe Roboterachse in die Robotersteuerung integriert ist. In der Handlingszone arbeitet ein 6-Achser Motoman GP600 mit 600 kg Traglast.
In den Schweißbereichen stehen zweigeteilte Positioniertische vom Typ W5000, in die die Bauteile über Vorrichtungen eingespannt werden. Die maximale Beladung zwischen den Spitzen beträgt 10.000 kg. Jeder der vier Wender verfügt über einen eigenen Antrieb, d. h. die Wender werden paarweise als „elektrische Welle“ gekoppelt. Zusätzlich gibt es eine etwa 16 m lange XZ-Portalfahrbahn.
Zur Anlage gehören außerdem die komplette Schweißbrenner-Technik sowie die Sensor- und Steuerungstechnik. Eine Absaug- und Filteranlage mit zwei verfahrbaren Absaughauben über den Schweißstationen erfasst die Rauchgase. Um das Bauteil zu entnehmen können die Hauben weggeschwenkt werden. Zusätzlich gibt es zwei Hebeeinrichtungen für den sicheren Wechsel der Schweißdrahtfässer.
(Quelle: Yaskawa Europe GmbH)
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