anwenderreportage

Dick und Dünn wirtschaftlich verbinden

Roboter-Schweißzelle als „Missing Link“ zwischen Knickarmroboter und hochpräziser Werkzeugmaschine: Eine Kernkompetenz der Instrumentenmanufaktur JAKO, einem führenden Hersteller in der Druck- und Temperaturmesstechnik, ist der hochkomplexe Prozess der Verschweißung von dick- mit dünnwandigen Materialien. Um nicht derart von den Handfertigkeiten und Fähigkeiten einzelner Schweißer abhängig zu sein, entwickelte JAKO ein neues Verfahren basierend auf der Roboter-Schweißzelle RB 100 von Castro, mit der Kleinserien hochpräzise, wiederholgenau und vor allem wirtschaftlich geschweißt werden können.

JAKO zählt seit 60 Jahren zu den führenden Herstellern in der Druck- und Temperaturmesstechnik. Noch heute ist der Fertigungsstandort Wien und die Messgeräte sind >Made in Austria

JAKO zählt seit 60 Jahren zu den führenden Herstellern in der Druck- und Temperaturmesstechnik. Noch heute ist der Fertigungsstandort Wien und die Messgeräte sind >Made in Austria<

Rene Vykypel
Fertigungsleiter Druckmesstechnik bei JAKO

„Mit der Roboter-WIG-Schweißzelle RB 100 von Castro haben wir die ideale Maschine gefunden, den hochkomplexen Prozess der Verschweißung von dick- mit dünnwandigen Materialien prozesssicher, hochpräzise, wiederholgenau und personenunabhängig zu realisieren.“

Autor: Ing. Norbert Novotny / x-technik

Druck und Temperatur zählen zu den am häufigsten gemessenen physikalischen Maßeinheiten und sind wichtige Kenngrößen für beherrschte und kosteneffiziente Betriebs- und Produktionsprozesse. Daher kommen JAKO Messgeräte auch in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz. Die stärksten Abnehmer kommen aus der Heiz-, Klima-, Lüftungs- und Kältetechnik oder sind Anlagenbauer in der Prozess- und Schwerindustrie sowie Apparate- und Gerätehersteller beispielsweise aus dem Behälter-, Kompressor-, Heizkessel- oder Baugruppenbau.

„JAKO zählt seit 60 Jahren zu den führenden Herstellern in der Druck- und Temperaturmesstechnik. Noch heute ist der Fertigungsstandort Wien und die Messgeräte, die wir herstellen, sind >Made in Austria<“, erläutert Prok. Ing. Christian Mahr, Marketing- und Verkaufsleiter der JAKO Gesellschaft für Messtechnik mbH. Zudem ist das Unternehmen staatlich ermächtigte Eichstelle und als ÖKD-Kalibrierstelle vom österreichischen Bundesministerium für Wirtschaft akkreditiert und somit national und international anerkannter Maßstab zur Feststellung von Messunsicherheiten. „Seit 2010 ist unsere Eich- und Kalibrierstelle als eigene und unabhängige Geschäftstätigkeit etabliert. Somit bieten wir unseren Kunden Rechtssicherheit und vertrauenswürdige Messergebnisse – auch für Fremdprodukte“, so Mahr weiter.

Gerade bei hochkomplexen Fügeaufgaben sind eine hohe Bahn- und Wiederholgenauigkeit Voraussetzung für ein positives Endergebnis. Bei der RB 100 kann der Schweißbrenner in einem Bereich von 400 x 400 x 400 mm auf 0,2 mm genau positioniert und bewegt werden.

Gerade bei hochkomplexen Fügeaufgaben sind eine hohe Bahn- und Wiederholgenauigkeit Voraussetzung für ein positives Endergebnis. Bei der RB 100 kann der Schweißbrenner in einem Bereich von 400 x 400 x 400 mm auf 0,2 mm genau positioniert und bewegt werden.

Prok. Christian Mahr
Marketing & Verkaufsleiter bei JAKO

„„MASSGEBEND“ sind nicht nur die Messinstrumente, die wir liefern, es ist auch unser Drang neue Produkte und Fertigungsverfahren zu entwickeln, um wirtschaftlich attraktive und maßgeschneiderte Lösungen für die Messaufgaben unserer Kunden zu liefern.“

Maßgebend in dem was wir tun

Bei JAKO setzt man auf die Fähigkeit, das sehr breite Angebot an Standardprodukten, wie beispielsweise Manometer, Thermometer und die dazu passenden An- und Einbauteile, auf die individuellen Ansprüche und Anwendungszwecke der Kunden anzupassen oder neue zu entwickeln. „Anhand eines Optionenkataloges wählt der Kunde die erforderlichen Ausprägungen seines benötigten Gerätes. Darüber hinaus fertigen wir auch genau nach kundenspezifischen Anforderungen“, hebt Mahr die Flexibilität von JAKO hervor und er fährt fort: „Unsere auftragsbezogene Fertigung ist speziell darauf ausgerichtet, sowohl Sonderausführungen, Einzelstückanfertigungen als auch Klein- und Großserien bis zu 50.000 Stück wirtschaftlich, kurzfristig und damit preiseffizient herzustellen und zu liefern.“

Um dem Unternehmensmotto „MASSGEBEND“ nicht nur im Kontext präziser und wertbeständiger Messinstrumente gerecht zu werden, ist man bei den Wienern auch in der Fertigung stets engagiert, Ideen zur kontinuierlichen Verbesserung und Weiterentwicklung in die Realität umzusetzen. So war man für den hochkomplexen Prozess der Verschweißung von dick- mit dünnwandigen Materialien, der in der Erzeugung von Messinstrumenten sehr bedeutend ist, auf der Suche nach einer automatisierten Lösung, mit der Kleinserien wiederholgenau und wirtschaftlich hergestellt werden können.

Zudem war man bei dieser Schweißaufgabe sehr von den Fähigkeiten und dem Geschick einzelner Schweißer abhängig, da man die Werkstücke händisch im WIG-Verfahren geschweißt hat. „Wir sprechen hier über Verbindungen von Bauteilen mit dünnen Materialstärken von unter einem Millimeter mit zwanzig Millimeter starken Werkstücken. Um dies in der geforderten, hohen Qualität bewerkstelligen zu können, benötigt ein Schweißer mindestens zwei Jahre Anlaufzeit, in der er auch viel Ausschuss produziert — keine sehr wirtschaftliche Lösung also“, erklärt Rene Vykypel, Fertigungsleiter Druckmesstechnik bei JAKO.

Um beim hochkomplexen Prozess der Verschweißung von dick- mit dünnwandigen Materialien nicht derart von den Fähigkeiten einzelner Schweißer abhängig zu sein, setzt man bei JAKO auf die Roboter-Schweißzelle RB 100 von Castro, mit der Kleinserien hochpräzise, wiederholgenau und vor allem wirtschaftlich geschweißt werden können. (Alle Bilder: x-technik)

Um beim hochkomplexen Prozess der Verschweißung von dick- mit dünnwandigen Materialien nicht derart von den Fähigkeiten einzelner Schweißer abhängig zu sein, setzt man bei JAKO auf die Roboter-Schweißzelle RB 100 von Castro, mit der Kleinserien hochpräzise, wiederholgenau und vor allem wirtschaftlich geschweißt werden können. (Alle Bilder: x-technik)

Guido Reuter
Geschäftsführer der 1. ISR

„Die RB 100 von Castro zeichnet sich durch hohe Dynamik, hohe Bahngenauigkeit, große Steifigkeit und ihre Kompaktheit aus. Die Maschine schließt die Lücke zwischen Knickarmroboter und hochgenauer Werkzeugmaschine. “

Genau die Ansprüche erfüllt

Schweißversuche mit Knickarmrobotern ergaben, dass diese für die Genauigkeitsanforderungen dieser Schweißaufgabe nicht entsprachen. „Unsere Schweißnähte sind nur 20 mm lang und müssen hochpräzise durchgeführt werden. Da sie darüber hinaus auch gas- und druckdicht sein müssen, kann man sich keine Fehler erlauben“, so der Fertigungsleiter. Die Idee, es mit einer „zugeschnitzten“ Sondermaschine mit Vorschubeinheiten, an denen der Schweißbrenner entlangfährt, umzusetzen, wurde auch verworfen: „Diese wäre zu teuer und sehr unflexibel gewesen. Änderungen wären hier sehr schwer möglich gewesen“, bringt es Vykypel auf den Punkt.

Durch den Kontakt mit Guido Reuter, dem Inhaber der 1. ISR GmbH, wurde man auf die Roboter-WIG-Schweißzelle RB 100 von Castro aufmerksam. „Mit dieser Zelle haben wir die Maschine gefunden, die genau unsere Ansprüche erfüllt. Gemeinsam mit Castro ist es uns gelungen die Einsatzmöglichkeiten der Maschine mit einem von uns speziell entwickelten Verfahren zu verheiraten. Das Ergebnis ist eine Schweißmaschine, die perfekt dafür geeignet ist, feinmechanische Teile zu schweißen“, freut sich Rene Vykypel.

Der Drehtisch wird bei JAKO als Takttisch verwendet. Durch das Montieren eines Schutzbleches in der Mitte des Tisches, kann auf der einen Seite gerüstet werden, während auf der anderen der Roboter den Bauteil schweißt. Aufgrund der Parallelisierung der Prozesse konnte der Produktausstoß bei JAKO verdreifacht werden.

Der Drehtisch wird bei JAKO als Takttisch verwendet. Durch das Montieren eines Schutzbleches in der Mitte des Tisches, kann auf der einen Seite gerüstet werden, während auf der anderen der Roboter den Bauteil schweißt. Aufgrund der Parallelisierung der Prozesse konnte der Produktausstoß bei JAKO verdreifacht werden.

Infos zum Anwender

JAKO zählt seit 60 Jahren zu den führenden Herstellern in der Druck- und Temperaturmesstechnik und ist in mehr als 30 Ländern tätig. Noch heute ist der Fertigungsstandort Wien und die Messgeräte, die die Instrumentenmanufaktur erzeugt, sind MADE in AUSTRIA.

Hohe Bahn- und Wiederholgenauigkeit

Gerade bei hochkomplexen Fügeaufgaben wie der Verschweißung von dünn- mit starkwandigen Materialien sind eine hohe Bahn- und Wiederholgenauigkeit Voraussetzung für ein positives Endergebnis. „Bei der RB 100 können wir den Schweißbrenner in einem Bereich von 400 x 400 x 400 mm auf 0,2 mm genau positionieren und bewegen“, geht der Fertigungsleiter in Detail.

Dabei lässt sich die Roboterzelle wie eine herkömmliche Werkzeugmaschine sicher für den Anwender im ausgeschalteten Zustand offline programmieren. „Dies geschieht über ein sehr einfach zu bedienendes User-Interface der CNC-Steuerung, die auch die in der Zelle implementierten Fronius-Schweißquelle mitsteuert“, sieht Guido Reuter, der Castro mit der 1. ISR in Österreich vertritt, als weitere Stärke der Maschine. „Unsere Anforderung nach hoher Reproduzierbarkeit ist damit mehr als erfüllt“, zeigt sich der Rene Vykypel zufrieden.

Ausstoß verdreifacht bei gleichbleibender Qualität

Durch insgesamt sechs Roboterachsen und zwei Drehachsen erreicht die RB 100 eine hohe Dynamik. „Durch die Möglichkeit der Offline-Programmierung, bei der man einzelne Punkte im Raum abfahren und miteinander verknüpfen kann, wird selbst die Steuerung von acht Achsen einfacher als erwartet. Da sich jedoch beim Schweißen aufgrund der Form der Werkstücks der Lichtbogen immer anders verhalten kann, müssen für jede Werkstückvariante kleine Nuancen nachreguliert werden. Die Einstellung der Parameter erfordert eine hohe Schweißkompetenz, über die unsere Schweißer aufgrund ihrer langjährigen Erfahrung beim Verbinden von dünn- mit dickwandigen Material selbstverständlich verfügen“, weiß der Fertigungsleiter. Ist das Schweißprogramm mit den bis zu 150 Parametern pro Schweißnaht aber erst einmal abgespeichert, ist eine 100%ige Wiederholgenauigkeit der angestrebten Qualität sichergestellt.

Die achte Achse bewegt einen Drehtisch, der bei JAKO als Takttisch fungiert. Durch das Montieren eines Schutzbleches in der Mitte des Tisches, kann auf der einen Seite gerüstet werden, während auf der anderen der Roboter den Bauteil schweißt. Dadurch ist auch die Sicherheit des Bedieners gewährleistet. Zudem ist die Arbeitsplattform als Systemlochtisch ausgeführt, wodurch Spannvorrichtungen sehr schnell auf- und abmontiert werden können. „Wir schweißen auf der Maschine beispielsweise Schutzrohre für die Temperaturmessung oder Komponenten für unsere Manometer. Unser langfristiges Ziel ist es, rund 1.000 Produktvarianten darauf zu fertigen. Da sind kurze Umrüstzeiten und die Möglichkeit dass der Schweißvorgang und die Materialzufuhr nachfolgend zu verschweißender Teile simultan erfolgen können, ein sehr wesentlicher Aspekt“, berichtet Vykypel aus Erfahrung und er ergänzt: „Neben der gleichbleibend hohen Qualität durch den Einsatz der neuen Zelle haben wir aufgrund der Parallelisierung der Prozesse durch den Takttisch den Produktausstoß verdreifacht“.

Die kompakte Roboter-Schweißzelle schließt die Lücke zwischen Knickarmroboter und hochgenauer Werkzeugmaschine.

Die kompakte Roboter-Schweißzelle schließt die Lücke zwischen Knickarmroboter und hochgenauer Werkzeugmaschine.

Den Missing Link gefunden (v.l.n.r.): Philip Michal (Facharbeiter), Rene Vykypel (Fertigungsleiter – beide JAKO) und Guido Reuter (1. ISR)

Den Missing Link gefunden (v.l.n.r.): Philip Michal (Facharbeiter), Rene Vykypel (Fertigungsleiter – beide JAKO) und Guido Reuter (1. ISR)

Weitere Vorteile gegenüber Knickarmroboter

Außerdem kann auf die Fundamentauslegung, wie es handelsübliche Roboter benötigen, verzichtet werden, da der RB 100 Roboter als kompaktes Standgerät ausgeliefert wird. Auch die Inbetriebnahme der Zelle im Vergleich zu einem Knickarmroboter funktioniert laut Rene Vykypel denkbar einfach: „Man kalibriert die Maschine auf ihren Nullpunkt, von dem aus sie sich ab diesem Moment orientiert“. Darüber hinaus entfallen sämtliche Schutzzaunausstattungen, da die RB 100 als Kompaktgerät mit abschließbarem Arbeitsraum ausgeführt ist.

Auch Guido Reuter zeigt sich hochzufrieden, das Optimum für seinen Kunden realisiert zu haben: „Die RB 100 von Castro schließt die Lücke zwischen Knickarmroboter und hochgenauer Werkzeugmaschine, sowohl was Präzision als auch den Preis betrifft. Für JAKO ist es die ideale Lösung, dick- mit dünnwandige Werkstücke im WIG-Verfahren ohne Zusatzwerkstoffe prozesssicher, hochpräzise, wiederholgenau und personenunabhängig zu verbinden.“

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