Präziser Sechsachsroboter von Stäubli macht Plasmaschneidanlage hochflexibel

Die Anlage bei der Arbeit – hier beim Ablängen eines H-Profils.

Valentijn Velten
Produktmanager bei Voortman

„Wir haben diese Anlage als Ergänzung zu unserer V808 entwickelt, die schon sehr leistungsstark und vielseitig ist. Aber die V807 kommt hervorragend im Markt an. Sie ist hoch flexibel und deckt alle Anwendungen unserer Kunden perfekt ab – und das auf kleinstem Bauraum.“

Der Plasma-Schneidroboter kann unter anderem Bohr- und Bolzenlöcher setzen, Schnitte und Kerben erzeugen, Schweißstellen vorbereiten und die Profile z. B. mit Teile- oder Chargennummern markieren. Zudem schneidet er Kreise und Langlöcher aus, macht Fasenschnitte und erzeugt Stege sowie komplexe Konturen. „Das alles erledigt die V807 in einer Aufspannung, an allen vier Seiten des Profils, mit hoher Präzision und Geschwindigkeit – und auf kompaktem Raum im Durchlaufverfahren“, unterstreicht Valentijn Velten, Produktmanager bei Voortman. „Wir haben diese Anlage als Ergänzung zu unserer V808 entwickelt, die schon sehr leistungsstark und vielseitig ist. Aber die V807 kommt hervorragend im Markt an. Sie ist hochflexibel und deckt alle Anwendungen unserer Kunden perfekt ab.“

Trotz der zahlreichen Bearbeitungsoptionen ist die Plasmaschneidanlage V807 sehr kompakt.

Roboter plus siebte Achse

Die Vorteile, die Voortman mit der neuen Anlage bietet, sind vor allem auf zwei Faktoren zurückzuführen: die Auswahl des Roboters und das besondere Grundkonzept der Anlage. Das ist in der Tat ungewöhnlich: Der Stäubli Sechsachsroboter vom Typ TX2-90XL ist an der Decke der Anlage befestigt und verfährt dort kreisförmig auf einem stabilen Drehkranz, der eine siebte Achse bildet. „So kann der Roboter jeden Punkt des Profils auf jeder Seite erreichen“, erläutert Velten.

In die Detailentwicklung dieses Konzeptes haben die Konstrukteure viel Arbeit investiert: „Die Erreichbarkeit wirklich aller Bereiche des Profils ist entscheidend“, erklärt Velten. Erst dieser Faktor macht die V807 zur Do-it-all-Maschine, die nach dem Grundsatz der One-stop-production Blechdicken bis 80 mm vielfältig und im wahrsten Sinne des Wortes vielseitig bearbeiten kann.

Der Schneidkopf ist mit integrierter Sensorik ausgestattet, der die Position des Profils in der Aufspannung erfasst.

Vergleichstest der Roboter

Eben das erledigt die Zelle mit hoher Präzision und Bearbeitungsqualität und hier kommt der zweite Faktor – die Auswahl des Roboters – ins Spiel. „Viele Stahlverarbeiter weltweit setzen unsere Plasmaschneidroboter ein. Ein Hauptgrund dafür ist, dass sie mit der V807 die Vielseitigkeit bei der Herstellung von Stahlkonstruktionen berücksichtigen können. Egal, ob Schraubverbindungen oder Schweißverbindungen verwendet werden, die V807 unterstützt beide Methoden mit der erforderlichen hohen Verarbeitungsqualität. Damit steigert die Anlage die Kapazität und Effizienz der Anwender“, schildert Velten.

Bei der Roboterauswahl gingen die Voortman-Konstrukteure ganz systematisch vor: Sie orderten Roboter von drei Herstellern und programmierten jeweils identische Aufgaben. Das Ergebnis: Der Stäubli TX2-90XL schnitt im wahrsten Sinne des Wortes am besten ab und, was noch wichtiger ist, die komplexeren Bearbeitungsaufgaben erledigte er mit der höchsten Positionier- und Bahngenauigkeit.

Das Kennzeichnen gehört zu den zahlreichen Bearbeitungsvorgängen, die mit der V807 erledigt werden können.

Hohe Präzision, gute Integration in Anlagensteuerung

Ermöglicht wird das durch die steife Roboterkonstruktion, die unter anderem daraus resultiert, dass Stäubli Kernkomponenten wie die Getriebe im eigenen Haus fertigt. Dass Voortman auf den Faktor Präzision größten Wert legt, zeigt sich auch daran, dass in den Anlagen ausschließlich absolut vermessene TX2-90XL zum Einsatz kommen. „Bei diesen Ausführungen treibt Stäubli die Präzision auf die Spitze“, betont Velten.

Was die Entwickler am TX2-90XL ebenfalls überzeugte, ist die gute Integration in die Gesamtsteuerung. Sie hat zum Beispiel zur Folge, dass der Roboter kontinuierlich seine aktuelle Position an die Voortman-eigene VACAM-Steuerung übermittelt. So können während der Bearbeitung Ist- und Sollwerte abgeglichen und die Roboterpositionen entsprechend korrigiert werden.

Die Anlage überzeugt durch hervorragende Schnittkanten mit entsprechend geringem Nacharbeitsbedarf.

Einfache Programmierung, robuste Sensorik

Auf dieser Grundlage – innovatives Grundlayout mit siebter Achse und hochpräzisem Sechsachsroboter – haben die Voortman-Entwickler zahlreiche weitere kluge Lösungen realisiert. Ein Beispiel ist die Programmierung der Bearbeitungsabfolge. „Unsere VACAM-Software liest die CAD-Daten ein und legt die Abfolge und die Roboterbewegungen fest. Das geht ganz einfach und ohne manuelle Programmierung“, erklärt Velten. Die Software definiert auch selbsttätig die Stromstärke und kann über eine Freiraumfunktion sogar im Schneidvorgang vorausblicken und Bereiche im Restmaterial wegschneiden.

Ebenso einfach ist die Positionserfassung des Profils beim Start der Bearbeitung. Das Profil wird über einen Rollenförderer in die Maschine gefahren und am Anschlag festgeklemmt. Dann tastet das Plasmawerkzeug das Profil ab. Als Sensor dient eine Ohmsche Zelle, die ins Schweißwerkzeug integriert ist. „Das funktioniert so genau, dass Maßabweichungen gegenüber der Zeichnung erkannt und selbsttätig berücksichtigt werden“, hebt Velten hervor. Das Messprinzip ist zudem so robust, dass ihm die ungünstigen Umgebungsbedingungen des Plasmaschneidens – extreme Temperaturen an der Schneidstelle, Rauch und Funken – nichts anhaben können.

Neue Märkte erschließen

„In den vergangenen beiden Jahren haben schon viele Stahlbauunternehmen weltweit ihre Bearbeitungsanlage gegen eine neue und nicht nur vielseitigere, sondern auch deutlich kompaktere V807 ausgetauscht“, berichtet Velten und ergänzt: „Sie können alle Strukturelemente mit dieser einen One-stop-Maschine bearbeiten und Profile mit bis zu 15 Tonnen Gewicht bearbeiten – mit unschlagbar hoher Geschwindigkeit.“

Dieser Erfolg soll jetzt auch in andere Branchen übertragen werden: Voortman plant die Erschließung neuer Märkte jenseits des Stahlbaus. Bei der Herstellung von mobilen Arbeitsmaschinen zum Beispiel werden ebenfalls Profile – teilweise aus hochfesten Stählen – umfassend bearbeitet. Und auch hier sind schnelle, präzise Prozesse mit hoher Qualität der Schnittkanten gewünscht. „Das kann die V807 selbst dann leisten, wenn Blechstärken mit mehr als 80 mm zu bearbeiten sind. Dann wird das Plasma-Schneidwerkzeug einfach gegen einen Autogen-Schneidkopf getauscht“, so Velten abschließend.