Neue Produktionschancen bei der Hopf GmbH mit dem Schweißroboter ARCentre von ERL

Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2024 ist bei Hopf die Produktivität mit dem ARCentre wesentlich gestiegen. (Bilder: Foto: ERL Gruppe)

Seit mehr als 130 Jahren steht die Hopf GmbH für handwerkliche Präzision, technische Innovationskraft und kontinuierliche Weiterentwicklung im Metallbau. Heute ist das Familienunternehmen ein moderner Metallbauspezialist mit Fokus auf die Konstruktion und Fertigung hochwertiger industrieller Baugruppen. Insbesondere im Bereich des thermischen Trennens von Metall setzt das Unternehmen auf moderne Technologien, effiziente Fertigungsprozesse und höchste Qualitätsstandards. Als zertifizierter Fachbetrieb nach DIN EN 1090 EXC III überzeugt die Hopf GmbH mit präzisen Schweißarbeiten und zuverlässigen Fertigungslösungen. Damit ist das Unternehmen ein leistungsfähiger und vertrauensvoller Partner für anspruchsvolle Industriekunden verschiedenster Branchen.

Blick in die Fertigung der Hopf GmbH: Die Schweißroboteranlage ARCentre Xpert von ERL bearbeitet Werkstücke auf Station 2 hochpräzise und reproduzierbar.

Automatisierte Schweißtechnik mit intelligenter Peripherie

Das ARCentre schweißt im MIG/MAG-Standard-, Puls- und Spezial-Puls-Verfahren mit einer maximalen Reichweite von 2.011 Millimetern. In puncto Schweißtechnik kommt eine integrierte 450 A Tawers-Stromquelle von Panasonic in Kombination mit einem wassergekühlten Dinse-Brennersystem zum Einsatz. Diese vereint die Steuerung und die Stromquelle in einer Einheit.

Das Herzstück der neuen Anlage bildet der Panasonic-Schweißroboter TM-2000-WG3, der Bauteile flexibel im Wechsel auf zwei Stationen schweißen kann. Je nach Anforderung können die Stationen als Einzeldrehachse für die Bearbeitung von Langteilen oder als Dreh-Kipp-Achse für Bauteile, die ein schweißsynchrones Positionieren erfordern, eingesetzt werden. Dabei können Bauteile bis zu einem Gewicht von 500 kg aufgenommen werden. Die Manipulatoren sind für eine Schweißstromübertragung bis 500 A ausgelegt. Durch die gleiche Anordnung der Positioniereinheiten auf den beiden Stationen ist das Kopieren der Programme von einer zur anderen Station problemlos möglich. Um eine optimale Positionierung vor dem Bauteil zu erreichen, verfügt die Anlage über eine knapp acht Meter lange Laufbahn, in der Energieleitungen wie Strom und Druckluft sowie der Rolliner integriert sind.

Den zuverlässigen Drahttransport zum Roboter übernimmt das Drahtfördersystem Rolliner. „Dessen um jeweils 90° versetzte Rollenpaare führen die Drahtelektrode gleichmäßig und sorgen damit für eine hohe Lichtbogenstabilität. Gleichzeitig werden Abrieb und daraus resultierende Wartungsarbeiten minimiert“, erläutert Florian Lohr, Werkstattleiter bei der Hopf GmbH. Damit lassen sich Nebenzeiten für den Spulenwechsel beseitigen, insbesondere wenn der Anwender auf 250-kg-Schweißdrahtfässer setzt, die außerhalb der Anlage positioniert sind. Außerdem werden zusätzliche Kosten und Platzbedarf für einen Tenderwagen eingespart. Mit dem integrierten Schnellwechselsystem kann der Anwender ohne Werkzeug zwischen Fass- und Korbspulenhalterung wechseln und so auch Sonderwerkstoffe für spezielle Aufträge flexibel am Roboter verarbeiten.

Für einen reibungslosen Schweißprozess sorgt zudem die automatische Reinigungsstation. Ihr integrierter Fräser entfernt Schweißspritzer zuverlässig aus der Düse, bevor anschließend automatisch Anti-Spritzmittel aufgetragen wird. „Dadurch bleibt die Schweißqualität langfristig auf hohem Niveau, während ungeplante Stillstände deutlich reduziert werden. Ergänzend dazu sorgt die mitgeführte Wasserkühlung für eine schnelle und zuverlässige Regelung der Temperatur des Brennerkühlmittels. So werden die Verschleißteile geschont und ihre Lebensdauer nachhaltig erhöht“, veranschaulicht Lohr.

Nahaufnahme der ERL-Schweißroboteranlage ARCentre-Xpert im laufenden Schweißbetrieb.

Mehr Präzision, weniger Stillstand

Um optimale Voraussetzung für die Offline-Programmierung und das Eintauchen in enge Bauteilgeometrien zu schaffen, wurde eine T.Connector-Hohlwellengarnitur von Dinse verbaut. Das hochtorsionsbeständige Schlauchpaket zeichnet sich durch einen geringen Verschleiß, eine hohe Standzeit und lange Wartungsintervalle aus. Dank schlanker Bauform und 260° Rotation zu beiden Seiten der sechsten Achse spart der T.Connector HW Zeit beim Konturenschweißen und ermöglicht eine optimale Bauteilzugänglichkeit. Mit dem Metz 574-Pistolenkopf, der eine Einschaltdauer von 100 % bei 500 A bietet, können auch hochamperige lange Schweißnähte problemlos geschweißt werden.

Um stets den korrekten TCP und damit die richtigen Voraussetzungen für die Programme zu schaffen, wurde eine präzise Richtlehre mitgeliefert, die es den Anwendern erlaubt den Pistolenkopf mühelos einzustellen. Dabei werden sowohl Gasdüsensitz als auch der Düsenstock exakt eingerichtet. In einem automatisierten, regelmäßigen Messzyklus wird der TCP mithilfe des TCP-Scouts überprüft. „Bei festgestellten Abweichungen stoppt die Anlage, um die Entstehung von Ausschussteilen zu vermeiden. Auf diese Weise wird eine gleichbleibend hohe Schweißqualität mit einer Wiederholgenauigkeit von ±0,1 Millimetern unabhängig von äußeren Einflüssen sichergestellt“, erläutert Lohr.

Die Schweißroboteranlage ist zudem mit den Sensorsystemen TouchSensor und ARCSensor ausgestattet. Der TouchSensor ermöglicht die dreidimensionale Anpassung des Schweißprogramms bei Bauteilen mit größeren Maß- und Lagetoleranzen. Dazu erstellt das System ein Unterprogramm, mit dem der Roboter das Werkstück mithilfe der Gasdüse in X-, Y- und Z-Richtung abtastet. Auf Basis der ermittelten Positionsdaten werden die Schweißbahnen automatisch korrigiert, bevor der Schweißprozess startet. Der ARCSensor überwacht den Schweißprozess in Echtzeit und gleicht Abweichungen, beispielsweise durch Werkstücktoleranzen oder thermisch bedingten Verzug, automatisch aus. Hierfür erfasst das System kontinuierlich Veränderungen des Schweißstroms und passt die Roboterbewegung entsprechend an. Dadurch werden eine hohe Prozesssicherheit sowie eine gleichbleibend hohe Schweißqualität gewährleistet.

„Beeindruckend ist vor allem die konstant hohe Qualität: Während beim manuellen Schweißen bereits kleinste Bewegungen oder ein kurzes Zittern die Schweißnaht beeinflussen können, liefert der Roboter dauerhaft präzise und gleichbleibende Ergebnisse“, betont der Werkstattleiter und ergänzt: „Das Ergebnis ist maximale Flexibilität bei zugleich minimalem Rüstaufwand. Dank der Dreh-Kipp-Achse und optimaler Roboterpositionierung können Werkstücke vollständig ohne Umspannen bearbeitet werden.“

Bauteile nach der Schweißung des ARCentres.

Zuverlässige Schweißprozesse

Auch die Arbeitsabläufe wurden grundlegend neu durchdacht: Während der Roboter den Schweißprozess übernimmt, lassen sich parallel bereits Bauteile für die nachfolgenden Arbeitsschritte vorbereiten. „Stillstandzeiten werden drastisch reduziert, die Produktivität steigt spürbar. Simultan übernimmt die Anlage körperlich belastende Aufgaben wie das exakte Ausrichten der Werkstücke. Eine deutliche Entlastung für das Team“, unterstreicht Lohr.

Neben Effizienz spielt auch das Thema Sicherheit eine zentrale Rolle. Ein vollständig eingehauster Arbeitsbereich, moderne Lichtschrankensysteme sowie eine automatische Absaugtechnik gewährleisten geschützte und saubere Arbeitsbedingungen. Die großflächige Absaughaube deckt den gesamten Arbeitsbereich des Roboters ab und erfasst den entstehenden Schweißrauch zuverlässig und vollständig. Die Reinigung der abgesaugten Luft übernimmt eine zentrale Absauganlage. Um eine optimale Belademöglichkeit per Kran zu bieten, werden die Absaughauben nach dem Schweißvorgang in eine Parkposition zurückgefahren und bei Programmstart wieder über das Bauteil gefahren.

Florian Lohr, Werkstattleiter bei der Hopf GmbH, bei der Bedienung des ARCentres.

Prozessoptimierung mittels Offline-Programmierung

Die digitale Prozessvorbereitung erfolgt mit dem Offline-Programmiersystem Panasonic DTPS. Damit können Schweißabläufe bereits vor Produktionsbeginn realitätsnah simuliert und optimiert werden. Funktionen wie Zugänglichkeitsprüfungen, Kollisionsüberwachungen sowie die Analyse von Schweiß- und Zykluszeiten ermöglichen eine frühzeitige Prozessabsicherung und schaffen die Voraussetzungen für einen reibungslosen Produktionsstart.

Für die effiziente Erstellung und Bearbeitung der Schweißprogramme stehen zudem zahlreiche komfortable Funktionen wie Verschieben, Drehen, Kopieren oder Spiegeln von Programminhalten zur Verfügung. Neben den Bewegungsabläufen des Roboters lassen sich auch Schweißparameter und -geschwindigkeiten direkt definieren. Unterstützend kommt dabei der integrierte Schweißnavigator zum Einsatz, der insbesondere den Einstieg in die Produktion erleichtert. Darüber hinaus ermöglicht Panasonic DTPS den Import externer CAD-Daten und schafft damit die Grundlage für eine durchgängige und flexible Offline-Programmierung.

Produktivität gesteigert, Fachkräfte entlastet

„Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2024 ist unsere Produktivität mit dem ARCentre wesentlich gestiegen. Besonders die wiederkehrenden Teile sind sehr interessant, da diese sehr schnell ohne viel Arbeitsvorbereitung und Programmierung produziert werden können“, berichtet Geschäftsführer Engelbert Hopf. Gegenüber dem Handschweißen arbeitet die Anlage deutlich effizienter. Hinzukommt, dass neben den höheren Schweißgeschwindigkeiten insbesondere die angetriebenen Zusatzachsen zu einem optimierten Handling und verkürzten Prozesszeiten beitragen. „Mit der Investition in die neue Anlage von ERL setzen wir bewusst auf zukunftsorientierte Fertigungstechnologien. Ziel ist es nicht, Fachkräfte zu ersetzen, sondern sie gezielt zu entlasten, die Prozess- und Produktqualität nachhaltig zu sichern und die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens langfristig zu stärken“, so Engelbert Hopf abschließend.