ArcNC: Gamechanger für das Roboterschweißen

Ausgelegt auf die Fertigung von Rückenwagengrundrahmen können in der neuen ABB-Roboterschweißzelle Teile bis zu einer Länge von fünf Metern geschweißt werden. (Bilder: x-technik)

Matthias Wasner
Produktionsleiter bei Binderberger

„In Kombination mit der Schweißsoftware ArcNC konnten wir mit der neuen Roboterschweißzelle von ABB das Schweißen unserer Rückewagengrundrahmen auf ein neues Niveau heben. “

Die Binderberger Maschinenbau GmbH im oberösterreichischen St. Georgen am Fillmannsbach konstruiert und fertigt hochwertige Maschinen und Geräte zur Holzernte und -verarbeitung. Die in neun Jahrzehnten gesammelte Erfahrung mit holzverarbeitenden Unternehmen, Landwirten und Forstbetrieben fließt dabei direkt in die Entwicklung und den Ausbau der Produktpalette ein. „Vom Rückewagen über Rückezangen bis hin zu Kreissägen, Holzspaltern und Förderbändern führen wir ein umfassendes und in Qualität und Verarbeitung hochwertiges Sortiment für die Arbeit mit Holz. Mittlerweile sind wir einer der führenden Vollanbieter für Brennholztransport, -produktion und -aufbereitung“, erläutert Produktionsleiter Matthias Wasner, M.Sc.

Ein umfangreicher Maschinenpark ermöglicht einen sehr hohen Eigenfertigungsanteil, was der Flexibilität und Dynamik des Unternehmens zugute kommt. „Wir beherrschen die Prozesse wie das Laserschneiden, Rohrlasern, Stanzen, Biegen, Schweißen sowie die mechanische Fertigung mit Drehen und Fräsen allesamt selbst. Dadurch sind wir weitestgehend unabhängig und haben die Fertigungsqualität in der eigenen Hand“, so Wasner. Mit einem hohen Automatisierungsgrad wirkt Binderberger dem Fachkräftemangel entgegen und kann dadurch seine derzeit rund 70 Mitarbeiter gezielt dort einsetzen, wo Erfahrung, menschliche Flexibilität, Kreativität und eine Portion Augenmaß gefragt sind.

Auch beim Schweißen vertrauen die Oberösterreicher bereits seit etwa 25 Jahren auf den Einsatz von Industrierobotern. So wurden die zwei bestehenden Schweißroboter kürzlich um eine weitere hochmoderne und innovative Roboterschweißzelle von ABB ergänzt. „In all den Jahren haben die Roboter von ABB absolut zuverlässig ihre Dienste verrichtet. Darüber hinaus war die Zusammenarbeit, vor allem das Service, stets hochprofessionell. Daher stand für uns fest, bei der neuen Anlage erneut auf die hohe Kompetenz von ABB zu setzen“, betont der Produktionsleiter.

Ohne jegliche Roboterprogrammierkenntnisse können in der Schweißsoftware ArcNC die Programme für den Schweißroboter erstellt werden.

Martin Moosbacher
Vertrieb bei ABB Robotics in Österreich

„Für das klassische Offline-Programmieren benötigt man eigentlich einen Roboterspezialisten mit Programmierkenntnissen und Know-how im Schweißen. Mit ArcNC eben genau nicht – darum hat die Software durchaus das Potenzial, zum Gamechanger in der Welt des Roboterschweißens zu werden.“

Grundrahmen automatisiert schweißen

Ausgelegt auf die Fertigung von Rückewagengrundrahmen können in der neuen ABB-Schweißzelle Teile bis zu einer Länge von fünf Metern aufgespannt und geschweißt werden. Rückewagen von Binderberger sind leistungsfähige und zuverlässige Arbeitsmittel für den Transport von Baumstämmen, die auch herausfordernde Einsätze im Forst mit schwierigem Terrain immer erstklassig und souverän meistern. Stabilität und eine hochqualitative Verarbeitung sind daher essenziell. „Den Jahresbedarf von rund 700 Stück dieser bis zu 4,3 Meter langen Grundrahmen haben wir bis zuletzt ausschließlich handgeschweißt. Nun erledigt dies der Roboter wesentlich produktiver und unabhängig von den Fertigkeiten der Schweißfachkraft in gleichbleibend hoher Qualität“, zeigt sich Wasner zufrieden.

Innerhalb der Anlage gewährleisten zwei idente Positioniertische einen 2-Stationen-Betrieb, sodass auf einer Station bereits gerüstet werden kann, während der Roboter auf der anderen Station die zuvor händisch gehefteten Grundrahmen fertig schweißt. Um zwischen den beiden Stationen wechseln zu können, verfährt der Schweißroboter auf einer 15 Meter langen Fahrbahn. Mit an Bord sind neben dem Roboter zudem die Schweißstromquelle, die Drahtversorgung sowie die Absaughaube. „Dank der praktischen Lösung mit der mitfahrenden Absaughaube haben wir den Vorteil, die beiden Positioniertische mit den schweren Rahmen per Hallenkran zu be- und entladen“, berichtet der Produktionsleiter. Dass die Schweißzelle mit einer automatischen Brennerreinigung und -vermessung ausgestattet ist, versteht sich von selbst.

„Um die Spitzenweiten und auch den gesamten Durchmesser der Bauteile von bis zu 2,3 Metern abzudecken, haben wir den Robotertypen IRB 4600 mit einer Reichweite von 2,5 Metern gewählt“, bringt sich Martin Moosbacher, Projektmanager bei ABB Robotics in Österreich, mit ein. Als fixe Vorrichtungsgrundrahmen auf den Positioniertischen verwendet Binderberger Lochplatten von Siegmund, auf denen sehr präzise unterschiedlichste Teile aufgespannt werden können. Die knapp 4.000 kg von Vorrichtung und dem Rückewagengrundrahmen galt es selbstverständlich bei der Traglast der beiden Positioniertische zu berücksichtigen. „Um Verwindungen bei den Vorrichtungen zu verhindern und somit auch die Präzision bei solch hohen Traglasten zu gewährleisten, werden beide Seiten der Positioniertische synchronisiert angetrieben“, geht Moosbacher ins Detail. Die neue Roboterschweißzelle verfügt neben der Fertigung der Rückewagengrundrahmen zudem noch über Kapazitäten, um die bestehenden Schweißroboter zu entlasten. „Mit dem Vorteil, dass wir auf der großen Anlage auch mehrere Teile nacheinander aufspannen und schweißen können“, freut sich Wasner.

Fasziniert von der Komplexität und Vollständigkeit

Eigentlich war es nicht vorgesehen, die neue Schweißzelle bei Binderberger offline zu programmieren. „Als ich allerdings bei einem befreundeten Nachbarunternehmen den Einsatz der Schweißsoftware ArcNC sah, war ich extrem beeindruckt und wollte diese unbedingt auch bei unserer neuen Anlage verwenden“, erinnert sich der Produktionsleiter. Doch nicht nur Matthias Wasner, auch Martin Moosbacher war nach einer Vorführung bei ABB in Wiener Neudorf, bei der ein Musterteil programmiert und geschweißt wurde, von ArcNC fasziniert: „Wir haben so eine Schweißsoftware in ihrer Komplexität und Vollständigkeit noch nicht gesehen. Ohne jegliche Roboterprogrammierkenntnisse können damit über eine rein grafische Bedienoberfläche überaus einfach die Programme für den Schweißroboter erstellt werden. Dabei werden nicht nur potenzielle Schweißnähte erkannt und daraus die Schweißbahnen und die dafür nötigen Roboterbewegungen automatisch erstellt, sondern auch die kollisionsfreien Anfahrtswege für den Roboter zum, und eventuell auch in und aus dem Werkstück generiert. Der Bediener muss lediglich die Schweißrichtung und die Brenneranstellung definieren, den Rest erledigt das System vollautomatisch.“

Ausgestattet mit einer Drahtbremse, eine Voraussetzung für die absolut präzise Detektion der Schweißnaht sowie exakte Errechnung der Schweißbahn, und der Möglichkeit per Antastfunktion die Start- und Endposition zu detektieren, stand dem Einsatz von ArcNC auf der neuen Roboterschweißzelle nichts im Wege. Um die Software auch bei einem der bestehenden Schweißroboter nutzen zu können, wurde dieser entsprechend nachgerüstet. Absolut beeindruckt betont Martin Moosbacher nochmals: „Wir sprechen hier von hochautomatisierten Anlagen mit Robotern, externen Achsen und Positioniertischen, deren Bewegungen ArcNC allesamt zu berücksichtigen hat.“

Ausschließlich fürs Schweißen gemacht

„Wir haben unsere Software für Schweißer entwickelt, die sich weder um Achsbewegungen noch um Robotersingularitäten kümmern wollen. Aufgrund der einfachen Gestaltung der Bedienoberfläche ohne Untermenüs oder versteckte Buttons kann ein Schweißer innerhalb von zwei Stunden mit ArcNC umgehen, Programme erstellen und Simulationen starten“, versichert Daniel Pichler, Vertriebsleiter von ArcNC. „Der Algorithmus findet potenzielle Schweißnähte und errechnet die Schweißbahnen und sämtliche Nebenbewegungen vollautomatisch und kollisionsfrei.“ Oftmals werden beim Offline-Programmieren Toleranzen in der Präzision des Roboters, des Bauteils oder von anderen Komponenten der Anlage mit den sogenannten, sehr aufwendig zu programmierenden Suchfahrten ausgeglichen. Auch das erledigt die Software vollautomatisch. Da all diese Berechnungen eine enorme Rechenleistung voraussetzen, wurde ArcNC als Cloud-Software realisiert.

Neben der einfachen Erstellung der Roboterprogramme sieht Matthias Wasner noch einen weiteren großen Vorteil: „In der Simulation erkenne ich bereits im Vorhinein mögliche Probleme, auf die mich das System mit Warnhinweisen hinweist.“ Darüber hinaus schätzt er es sehr, dass die Offline-Programmierung eine enorme Zeitersparnis bedeutet: „Zuvor haben wir das Teil eingespannt und anschließend direkt an der Anlage programmiert, währenddessen der Roboter gestanden ist. Diese unproduktiven Zeiten gehören der Vergangenheit an.“ Zudem werden auf der älteren Schweißzelle auch deutliche Unterschiede in der Genauigkeit ersichtlich, seitdem auch dort ArcNC eingesetzt wird: „Wir hatten immer wieder Probleme, wenn beim Heften nicht genau gearbeitet wurde. Jetzt misst sich das System die exakten Positionen zuvor schon raus, was dann auch weniger Nacharbeit bedeutet.“ Daniel Pichler erwähnt noch eine weitere Stärke der Software: „Fertig konfigurierte Bauteile können sehr einfach in unterschiedliche Schweißzellen geladen und geschweißt werden. Je nach Anlage errechnet ArcNC sämtliche Pfade neu, es werden lediglich möglicherweise kleine Änderungen aufgrund der Erreichbarkeit notwendig.“

Großes Potenzial für ArcNC

Zurückblickend ist Matthias Wasner hochzufrieden mit der Zusammenarbeit mit ABB und ArcNC: „Die beteiligten Unternehmen haben bei diesem Projekt alles richtig gemacht. Die Kommunikation untereinander war und ist stets auf Augenhöhe, Fragen werden innerhalb kürzester Zeit kompetent beantwortet.“ Auch Martin Moosbacher sieht in der relativ neuen Zusammenarbeit mit ArcNC großes Potenzial für die Zukunft: „Für das klassische Offline-Programmieren benötigen Unternehmen eigentlich einen Roboterspezialisten, der sowohl umfangreiche Roboterprogrammierkenntnisse als auch entsprechendes Know-how in der Schweißtechnik hat. Mit ArcNC eben genau nicht – darum hat die Software durchaus das Potenzial, zum Gamechanger in der Welt des Roboterschweißens zu werden.“

ArcNC auf der EuroBLECH: Halle 26, Stand H44