Automatisiert Schweißen von kleinen Losgrößen bis zu Serien mit dem COBOT WeldSpace 4.0 von Demmeler

Durch die einfache Bedienung werden keine Programmierkenntnisse benötigt. Der Bediener bewegt den Cobot per Hand an die Stelle, an der geschweißt werden soll. Auch Zwischenwegpunkte und Abschnitte werden so per Knopfdruck programmiert.

Wer beim Unternehmen Knoll Maschinenbau aus Bad Saulgau (D) mit weltweit über 1.200 Mitarbeitern einen Blick in die Fertigung wirft, darf tief beeindruckt sein: Fahrerlose Transportsysteme bringen automatisiert fertige Bauteile ins Großlagersystem; alle Arbeitsplätze sind standardisiert und prozessorientiert eingerichtet; die Laufwege zwischen den Stationen wurden optimiert; Anzeigesysteme melden, sobald an einem Arbeitsplatz weitere Teile benötigt werden. „Bereits 2006 haben wir begonnen, unsere Arbeitsplätze nach den Lean-Prinzipien einzurichten. Klassisch zuerst nach dem 5S-Prinzip: Die Schweißarbeitsplätze sind bis auf das produktspezifische Werkzeug alle identisch. Jeder Mitarbeiter kann den Arbeitsplatz wechseln und findet sich sofort zurecht. Über die Jahre kamen dann weitere Methoden wie ConWIP als Fertigungssteuerungsverfahren und Andon-Boards als visuelle Kontrolleinrichtung hinzu“, erklärt Joachim Riebsamen, Abteilungsleiter Rohbau bei Knoll.

Der Hidden Champion Knoll ist der führende Anbieter von Förderanlagen, Filteranlagen und Pumpen für die Metallbearbeitung. Sie transportieren und trennen Späne und Kühlschmierstoffe. Der Geschäftsbereich Automatisierung beschäftigt sich mit Lösungen für anspruchsvolle Montage- und Logistikaufgaben. „Mit unseren Produkten helfen wir unseren Kunden, Ressourcen zu sparen, indem Nutzungszeiten von Werkzeugen und Kühlschmierstoffen verlängert werden“, so Joachim Riebsamen. „Mit dem Bereich Automatisierung beschreiten wir die letzten Jahre ein neues Geschäftsfeld. Wir entwickeln Einrichtungen zur Automatisierung von Montage- und Logistikprozessen.“

Mit der COBOT WeldSpace 4.0 von Demmeler können Unternehmen vom Handwerk bis zur Industrie ihre Schweißplätze zukunftsfähig ausrichten.

Holger Kleck
Meister der Schweißerei bei Knoll Maschinenbau

„Die Robotertechnik macht den Beruf des Schweißers deutlich attraktiver. Vor allem junge Nachwuchskräfte lassen sich damit wieder mehr für Schweißarbeiten begeistern. “

Fachkräftemangel in der Schweißbranche

Auch in der eigenen Fertigung sahen Joachim Riebsamen und Holger Kleck, Meister der Schweißerei bei Knoll, noch Potential für die Automatisierung bestimmter Handschweißarbeitsplätze. Die Lösung sollte einfach zu programmieren und auch bei kleinen Losgrößen rentabel sein. Dabei spielte auch der Mangel an Schweißfachkräften eine gewisse Rolle. „Die Robotertechnik macht den Beruf des Schweißers deutlich attraktiver. Vor allem junge Nachwuchskräfte lassen sich damit wieder mehr für Schweißarbeiten begeistern“, so Holger Kleck. Da kam der kollaborierende Schweißroboter des langjährigen Partners Demmeler genau richtig. Die Schweißzelle COBOT WeldSpace 4.0 TABLE 24/12 ist eine vielseitige Automatisierungslösung: Egal ob Schweißen im Aluminium-Dünnblechbereich oder Schweißen im Stahlbau – sie wird einfach am gewünschten Platz aufgestellt und kann bereits nach wenigen Stunden in Betrieb genommen werden. So konnte Holger Kleck die Cobot-Anlage schnell in die bestehende Fertigungsabläufe integrieren.

Der Multifunktionsgriff ist die Schnittstelle zwischen Roboter und Bediener. Auch Mitarbeiter ohne Programmierkenntnisse können die Steuerung des Roboters durch die drei Tasten am Griffstück leicht erlernen.

Schritt für Schritt zum perfekten Schweißergebnis

Das Ergebnis sind hochwertige Schweißnähte in gleichbleibend hoher und reproduzierbarer Qualität. Neben den präzisen Brennerbewegungen ist dafür das intelligente Schweißequipment verantwortlich. Demmeler kooperiert mit der Firma Fronius und bietet verschiedene Fronius-Schweißsysteme mit Integration in die Demmeler WeldSpace 4.0-Software an. Knoll entschied sich für das Schweißgerät TPS400i CMT. Die Vorteile des CMT-Schweißens, dem sogenannten kalten Schweißprozess, liegen in dem spritzfreien Schweißergebnis, der stabilen Lichtbogenregelung, der hohen Wirtschaftlichkeit, die durch die sehr hohen Schweißgeschwindigkeiten entsteht, und dem geringen Schweißverzug. In Kombination mit der benutzerfreundlichen Programmiersoftware gelingt so der erfolgreiche Einstieg in eine automatisierte Schweißproduktion. „Die Bedienung der Demmeler-Cobotlösung ist wirklich unkompliziert. Unser Schweißer hatte vorher keine Programmierkenntnisse, konnte aber bereits nach einem Schulungstag seine ersten Schweißnähte problemlos programmieren“, so Holger Kleck.

Denn beim sogenannten „Teachen“ wird der Brenner am Roboterarm manuell an die entsprechenden Stellen bewegt, an denen geschweißt werden soll. Per Tastendruck am Griff werden Start- und Endpunkt sowie Zwischenwegpunkte gespeichert. Dabei ist die Programmierung mit Hilfe der Demmeler-Cobotsoftware leicht und intuitiv: Der Schweißer hat mit nur einem Bedienfeld vollen Zugriff auf alle relevanten Funktionen der Schweißanlage und kann Parameter in der Robotersteuerung anwählen, einstellen und abspeichern. Ohne viele Klicks lassen sich bereits in wenigen Minuten professionelle Schweißabläufe erstellen. Für die Auswahl der Schweißparameter stehen mehr als 100 von Demmeler vordefinierte und optimierte Schweißjobs aus einer geschützten Job-Bibliothek zur Verfügung, abgestimmt auf Material, Stromquelle, Schweißprozess und Brenner. Sowohl lineare als auch runde Schweißnähte kann der Bediener so auch als Pendelnähte programmieren. Die Nahtlänge und der Nahtabstand lassen sich dabei individuell definieren. Vor dem eigentlichen Schweißen kann nun der Schweißvorgang simuliert werden. Dabei fährt der Roboterarm die programmierte Schweißnaht ab und der Bediener kann bei Bedarf den Pfad noch korrigieren.

„Das Ergebnis ist fast wie beim Laserschweißen absolut gleichmäßig, nur flexibler“, unterstreicht Holger Kleck. „Früher wurden diese Teile, hauptsächlich Behälter, Leisten und Gestelle, von Hand geschweißt, teilweise mit Hilfskonstruktionen. Mit dem Schweiß-Cobot von Demmeler sind wir fast doppelt so schnell.“ Einmal programmiert, schweißt er konstant ein Teil nach dem anderen in höchster Qualität.

Eine weitere Unterteilung des vorderen Arbeitsraums (SPACE A) mittels Trennwand schafft einen weiteren Arbeitsplatz für den Drei-Stationen-Betrieb. Während der Roboter schweißt, kann der Bediener rüsten und umspannen.

Infos zum Anwender

Die Knoll Maschinenbau GmbH mit weltweit über 1.200 Mitarbeitern ist führender Anbieter von Förderanlagen, Filteranlagen und Pumpen für die Metallbearbeitung. Sie transportieren und trennen Späne und Kühlschmierstoffe. Der Geschäftsbereich Automatisierung beschäftigt sich mit Lösungen für anspruchsvolle Montage- und Logistikaufgaben. (Bild: Knoll)

Automatisiertes Schweißen im Pendelbetrieb

Neben dem intuitiven Programmier- und Bedienkonzept überzeugt die Demmeler COBOT WeldSpace 4.0 TABLE 24/12 durch ihren einzigartigen Aufbau. Die Anlage ist von allen Seiten zugänglich und lässt sich auch per Kran beladen. Die Umhausung verfährt automatisch von Arbeitsraum SPACE A auf SPACE B und umgekehrt, je nachdem auf welchem Arbeitsplatz geschweißt wird. Dadurch ist das Arbeiten im Pendelbetrieb möglich. Geschützt durch herunterfahrbare Rolltore mit Aluminiumpanzer und Sichtelementen aus Schweißer-Schutzglas kann der Bediener auf der einen Seite die gleichen Werkstücke rüsten oder auf neue Schweißaufgaben umspannen, während der Roboter auf der anderen Seite schweißt. Die weitere Unterteilung des Arbeitsraums Space A in A1 und A2 mittels Trennwand schafft sogar noch einen weiteren Arbeitsplatz und ermöglicht das Arbeiten im Drei-Stationen-Betrieb.

Für das Einlegen der Bauteile und das Starten der programmierten Schweißvorgänge können auch Anlernkräfte zum Einsatz kommen. Dadurch sind hochqualifizierte Schweißfachkräfte frei für anspruchsvollere Tätigkeiten. Gerade beim Handschweißen klassischer Blechbauteile kann die neue Technologie, das Schweißen mit kollaborierenden Robotern, wertvolle Fachkräfte vor ermüdenden Routine- und Wiederholtätigkeiten entlasten. Auch die körperliche Belastung der Mitarbeiter wird reduziert: Schweißen ist eine anspruchsvolle Arbeit. Schweißer sind oft gezwungen, in Zwangslage zu arbeiten, denn die Schweißnähte liegen häufig an schwer zugänglichen Stellen. Der integrierte Zwei-Achsen-Manipulator positioniert Werkstücke bis 500 kg in optimaler Wannenlage, das zeitaufwendige Umspannen von Werkstücken entfällt.

Rentabel ab Losgröße 1

Die einfache Programmierung und die hohe Flexibilität der Anlage ermöglichen es, Werkstücke in kürzester Zeit automatisiert zu schweißen. Auf diese Weise werden nicht nur Serien, sondern auch kleine Stückzahlen wirtschaftlich produziert. „Unser Tagesgeschäft ist die Losgröße 1“, weiß Joachim Riebsamen. Durch die hohe Wirtschaftlichkeit, die schnelle Inbetriebnahme und die kompakte Bauweise ist das Cobot-Schweißen wie gemacht für kleinere und mittelständische Unternehmen.

Innovativer Partner für die Zukunft

Die langjährige Partnerschaft zwischen Knoll und Demmeler begann bereits im Jahr 2001. „Angefangen hat alles mit der Ausstattung einiger Schweißarbeitsplätze mit den Demmeler 3D-Schweißtischen sowie der gemeinsamen Entwicklung von Vorrichtungen. Teilweise sind diese noch heute bei uns im Einsatz“, erklärt Joachim Riebsamen. Bei der Einführung des Lean-Konzepts war die Modularität des 3D-Schweißtischsystems ein großer Vorteil. „Wir benötigen zum genauen Fixieren der Bauteile deutlich weniger Werkzeug wie Schablonen und Messlehren. Wir orientieren uns einfach am Lochraster der Schweißtische. Auch bei unseren Roboteranlagen können wir so größtenteils auf Vorrichtungen verzichten“, betont Holger Kleck. Das Demmeler 3D-Schweißtisch- und Spannsystem lässt sich problemlos integrieren und erweitern. Durch das multifunktionale Werkzeug wird deutlich weniger Equipment benötigt, um Werkstücke aufzuspannen. Das spart nicht nur Investitionskosten, sondern auch Kapazität bei der Lagerung.

Weitere Projekte mit dem Familienunternehmen aus dem Unterallgäu sind schon in Planung. „Als nächstes werden wir die Varianten COBOT WeldSpace 4.0 HOUSE 40/20 und RAIL 40/x mit unseren größeren Bauteilen testen“, freut sich Joachim Riebsamen. Die Weiterentwicklungen der COBOT WeldSpace 4.0 ermöglichen hochproduktives Schweißen mit bis zu zwei Robotern gleichzeitig. Der Arbeitsbereich der HOUSE 40/20 hat eine Größe von 4.000 x 2.000 x 2.000 mm, die RAIL 40/X ist sogar in der Länge beliebig erweiterbar, denn sowohl die Umhausung als auch die Bauteile lassen sich auf dem Demmeler-Fundamentschienensystem beliebig verfahren.