Plasma-Schneidroboter minimiert Fertigungszeit

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Flexible Absaugungsklappen

Die zu bearbeitenden Bauteile werden der Anlage auf zwei geteilten Brennschneidtischen von je vier mal vier Meter zugeführt. Bei kleineren Teilen ist damit ein schneller Fertigungsfluss möglich: Während der eine Tisch beschickt oder geräumt wird, kann der Roboter auf dem anderen arbeiten. Bei grösseren Teilen wie einem Behältermantel werden beide Tische gekoppelt, so dass eine Fertigungsfläche von vier mal acht Meter zur Verfügung steht.

In die Tische integriert ist eine Absaugung, deren Klappen nur dort öffnen, wo der Brenner gerade arbeitet. «Dazu mussten wir einen speziellen Algorithmus schaffen, der die Roboterdaten in aktuelle Brennerpositionsdaten umrechnet», erklärt Cloos-Projektleiter Dietmar Schneider. Einige solcher «Besonderheiten» haben die Cloos-Konstrukteure und -Programmierer lösen müssen bei der Realisierung dieses leistungsstarken 3D-Plasma-Schneidroboters.

Dabei stand das Projekt unter Zeitdruck: Denn AMS wollte im Frühjahr 2009 mit der Produktion starten. «Da haben wir alle an einem Strang gezogen», sagt Jens Barth. Nach drei Monaten Projektierungsphase und acht Monaten Bau und Test im Werk Haiger lieferte Cloos die Anlage. AMS selbst realisierte dann noch die komplette Einhausung über ein verbundenes Unternehmen, so dass der Produktionsstart im März 2009 gelang. Auch die Absauganlage hat der Kunde beigestellt, über die auch gleichzeitig in der angrenzenden Schleiferei für gute Luft gesorgt wird.

Exaktes Vermessen vor dem Schneidvorgang

Cloos hat das sehr steif ausgelegte Portal mit einem sechs-achsigen Industrieroboter Romat 350 ausgestattet. Neben dem Plasma-Brenner ist an dessen Arm ein taktiler Tastkopf installiert, der zu Messvorgängen pneumatisch in Position geklappt wird. Über diesen Tastkopf vermisst die Anlage zunächst den zu fertigenden Klöpper-, Kegel-, Korbbogen- oder Halbkugel-Boden und bringt seitlich Markierungen an, über die der Boden später passgenau auf dem Behältermantel positioniert und verschweisst werden kann.

Dann ermittelt die Anlage exakt die Stelle, an der anschliessend der Ausschnitt geschnitten wird und erledigt den Ausschnitt quasi «im Brenner-Umdrehen» - vom kleinen Stutzen- bis zum grossen Mannloch. Phasen bis 45 Grad sind dabei möglich. «Ein Standardboden von 1400 Millimter Durchmesser mit zwölf Stutzen braucht etwa 80 Minuten Messzeit und nur 13 Minuten Schneidzeit», hat Jens Barth ermittelt. Dabei sei es unerheblich, ob axiale oder radiale Löcher geschnitten werden.

Bedienerfreundlich gestaltete Offline-Programmierung

Alle Produktionsschritte werden zuvor auf einem leistungsstarken PC offline programmiert und simuliert, bevor das Programm auf die Plasmaschneidanlage übertragen wird. «Wir können also unabhängig von der Fertigung die Kundenprojekte abarbeiten», erklärt Jens Barth. Das menügeführte Offline-Programm «Moses» von Autocam überzeugte die Sachsen durch seine einfache Bedienbarkeit und den modularen Aufbau.

«Die Software beinhaltet direkt auf unsere Anforderungen zugeschnittene Bearbeitungsmodule zum Beispiel für Blechzuschnitt inklusive Fasen oder Bodenbearbeitung mit Fasen. Wir konnten daher unsere Mitarbeiter ohne grossartige Programmierkenntnisse für diese neue Aufgabe qualifizieren.» Auch hier unterscheidet sich das Cloos-System vom Wettbewerb, wo oftmals teure Programmiererstunden anfallen. Die jungen Anlagenbediener sind hochmotiviert an die Systemumstellung herangegangen und haben die Anlage schon während der Realisierungsphase in Haiger bei Schulungen kennengelernt. Dadurch lief auch der Produktionsstart unproblematisch», so ihr Chef.

Da die Anlage netzwerkfähig ist, werden die Daten nach der 3D-Konstruktion in die Fertigung übertragen. Die Rotrol-Robotersteuerung setzt die Files in exakte Roboterbewegungen um. Bedient wird sie über das PHG, das handliche Cloos-Programmiergerät mit seinem grossen Display und der übersichtlichen Folientastatur. Zur Ferndiagnose und -bedienung hat Cloos ausserdem eine RSM-Software (Remote Service Manager) integriert, die den Zugriff auf den Programmier-PC und die Anlage ermöglicht. «So können wir mit der Fachkompetenz des Herstellers jederzeit optimal unterstützt werden», sagt Jens Barth.

Fertigungszeit von zwei Tagen auf vier Stunden reduziert

Die Schneidanlage selbst arbeitet so schnell, dass die Programmierzeit für einen üblichen Behälterboden etwa der Fertigungszeit entspricht. «Was früher in Handarbeit fast zwei Tage dauerte, erledigt der Roboter in unter vier Stunden, wobei die gesamte Bearbeitungszeit von der Komplexität und der Anzahl der Schnitte abhängt.» Allein das manuelle Anreissen der Konturen nach Zeichnung sei sehr zeitaufwändig gewesen.

Da der Roboter sehr exakt arbeitet, sind nun kaum noch Nacharbeiten erforderlich. Und noch ein Argument spricht für die automatisierte Anlage: «Im Unterschied zur Handarbeit erreichen wir eine hohe Konformität von Zeichnung zu Produkt. So können wir reproduzierbare Bauteile anfertigen, was beispielsweise den späteren Austausch von Behältern einfach möglich macht», ergänzt Betriebsleiter Frenzel. AMS geht durchschnittlich von 15 bis 20 Prozent weniger Fertigungskosten aus. Da brauche man sich über die Amortisationszeit keine Sorge zu machen.

AutorDipl.-Ing. Walter Lutz, D-35708 Haiger

InformationCloos SuisseJambe Ducommun 82400 Le LocleTel. 032 931 74 74Fax 032 931 74 78cloos@cloos.chwww.cloos.ch

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