Schweißroboter schafft neue Produktionsmöglichkeiten

Automatisierung bei der Hopf GmbH

Die neue Anlage wurde gemeinsam mit dem Automatisierungsspezialisten ERL maßgeschneidert konzipiert. Das ARCentre schweißt im MIG/MAG-Standard-, Puls- und Spezial-Puls-Verfahren und erreicht bis zu 2.011 Millimeter. Die Schweißtechnik basiert auf einer integrierten 450-A-Tawers-Stromquelle von Panasonic mit wassergekühltem Dinse-Brennersystem.

Herzstück ist ein Panasonic-Schweißroboter TM-2000-WG3 mit zwei Arbeitsstationen. Diese können je nach Anforderung als Einzeldrehachse für die Bearbeitung von Langteilen oder als Dreh-Kipp-Achse für ein schweißsynchrones Positionieren genutzt werden. Dabei lassen sich Bauteile bis 500 Kilogramm bearbeiten. Durch die gleiche Anordnung der Positioniereinheiten auf den beiden Stationen ist das Kopieren der Programme von einer zur anderen Station möglich. 

Eine knapp acht Meter lange Laufbahn ermöglicht dem Roboter eine flexible Positionierung. In die Laufbahn sind Energie Leitungen wie Strom und Druckluft sowie der Rolliner integriert. 

Das Drahtfördersystem Rolliner sorgt für einen gleichmäßigen Drahttransport zum Roboter und unterstützt eine stabile Lichtbogenführung. Durch die außerhalb der Anlage positionierbaren 250-kg-Schweißdrahtfässer lassen sich Spulenwechsel reduzieren; zugleich entfällt der Bedarf an einem Tenderwagen. Ein Schnellwechselsystem ermöglicht den werkzeuglosen Wechsel zwischen Fass- und Korbspulenhalterung.

Die automatische Reinigungsstation entfernt mit dem integrierten Fräser Schweißspritzer aus der Düse und trägt anschließend Anti-Spritzmittel auf. Die mitgeführte Wasserkühlung reguliert die Temperatur des Brennerkühlmittels und trägt dazu bei, Verschleißteile zu schonen.

Mehr Präzision, weniger Stillstand

Für die Offline-Programmierung und den Zugang zu engen Bauteilgeometrien wurde eine T.Connector-Hohlwellen-Garnitur von Dinse eingebaut. Das Schlauchpaket ermöglicht durch seine schlanke Bauform und die Rotation um 260° zu beiden Seiten der sechsten Achse eine gute Bauteilzugänglichkeit. Der METZ-574-Pistolenkopf ist für hochamperige lange Schweißnähte ausgelegt.

Zur Einstellung des TCP (Tool Center Point) wurde eine Richtlehre mitgeliefert, mit der sich Pistolenkopf, Gasdüsensitz und Düsenstock ausrichten lassen. Zusätzlich überprüft der TCP-Scout den TCP in regelmäßigen automatisierten Messzyklen. Bei Abweichungen stoppt die Anlage, um Ausschuss zu vermeiden und eine wiederholgenaue Schweißqualität sicherzustellen.

Die Schweißroboteranlage verfügt zusätzlich über TouchSensor und ARCSensor. Der TouchSensor gleicht größere Bauteiltoleranzen aus, indem der Roboter das Bauteil mit der Gasdüse in X-, Y- und Z-Richtung sucht und die Programmdaten entsprechend korrigiert.

Der ARCSensor erfasst während des Schweißens Änderungen des Schweißstroms und korrigiert dadurch Abweichungen, wie z. B. Werkstücktoleranzen oder Wärmeverzug, automatisch.

Automatisierte Peripherie und Absaugtechnik

Auch die Arbeitsabläufe wurden angepasst: Während der Roboter schweißt, können bereits weitere Bauteile vorbereitet werden. Das reduziert Stillstandzeiten und verbessert die Auslastung. Gleichzeitig übernimmt die Anlage körperlich belastende Aufgaben wie das exakte Ausrichten der Werkstücke. Für Sicherheit und saubere Arbeitsbedingungen sorgen ein eingehauster Arbeitsbereich, Lichtschranken sowie eine automatische Absaugtechnik, die den gesamten Arbeitsbereich des Roboters abdeckt. Die Absaughauben lassen sich für die Kranbeladung in eine Parkposition fahren.

Programmierung mittels Offlineprogrammierung

Die Programmierung erfolgt über das Offline-Programmiersystem Panasonic DTPS. Damit lassen sich Schweißabläufe vorab simulieren, auf Kollisionen prüfen und hinsichtlich Zugänglichkeit sowie Zykluszeiten optimieren.

Für die Erstellung und Bearbeitung der Schweißprogramme stehen Funktionen wie Verschieben, Drehen, Kopieren und Spiegeln von Programminhalten zur Verfügung. Neben den Roboterbewegungen können auch Schweißparameter und -geschwindigkeiten definiert werden. Der integrierte Schweißnavigator unterstützt den Einstieg in die Produktion. Panasonic DTPS ermöglicht zudem den Import externer CAD-Daten und bildet damit die Grundlage für die Offline-Programmierung.

„Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2024 ist unsere Produktivität mit dem ARCentre wesentlich gestiegen. Besonders die wiederkehrenden Teile sind sehr interessant da diese sehr schnell ohne viel Arbeitsvorbereitung und Programmierung produziert werden können“, berichtet Engelbert Hopf.

Gegenüber dem Handschweißen arbeitet die Anlage effizienter. Neben höheren Schweißgeschwindigkeiten tragen die angetriebenen Zusatzachsen zu einem verbesserten Handling und kürzeren Prozesszeiten bei. Mit der Investition in die Anlage von ERL setzt Hopf auf eine automatisierte Fertigung, die Fachkräfte entlastet, die Prozess- und Produktqualität unterstützt und die Wettbewerbsfähigkeit langfristig stärkt.

(Quelle: ERL GmbH)