Blechtechnik-Onlineanwenderreportage
Robotikausbildung – sicher und flexibel
In der Lehrwerkstätte von MAN vertraut man auf eine Roboterlösung von ABB: Über 100 Roboter verrichten am Standort Steyr der MAN Truck & Bus Österreich AG bei der Produktion von LKWs verlässlich ihre Aufgaben beim Schweißen, Kleben, Vermessen oder in der Handhabung von Werkstücken. Um auch in der Lehrwerkstätte auf technisch höchstem Niveau auszubilden, investierte man im Jahr 2012 in eine neue Roboterzelle von ABB. Unter Berücksichtigung der für den Lehrbetrieb vorgeschriebenen, höchsten sicherheitstechnischen Anforderungen wurde eine Zelle realisiert, auf der sehr flexibel die für die Fertigung benötigten Robotertätigkeiten unterrichtet werden können. Autor: Ing. Norbert Novotny / x-technik
2013 wurden am Standort Steyr 18.000 LKWs gebaut. Übrigens: ein Fahrerhaus hat rund 2.900 Schweißpunkte, 52 Lötnähte und Klebenahtlängen von in Summe rund 27 Metern.
Komponenten der Roboterzelle
• ABB Roboter IRB 2600/20
• 2-Achsen Positioniertisch
• Werkzeugwechselsystem für drei Werkzeuge
• Werkzeugbahnhof
• Fronius TPS3200 Schweißausrüstung
• Brennervermessung und –reinigung
• Sicherheitstechnik
• Schweißrauchabsaugvorrichtung
Die Entwicklung und Produktion von Nutzfahrzeugen in Steyr hat eine Tradition von rund 100 Jahren. Heute wird hier die gesamte leichte und mittlere MAN Lkw-Baureihe sowie nahezu die Hälfte der Fahrerhäuser aller Bautypen für den MAN Produktionsverbund, konkret für die eigene Lkw-Produktion sowie die Belieferung der Werke in Wien, Krakau (PL), Salzgitter(D) und Resende(BRA), gefertigt.
Wenn man weiß, dass bei der österreichischen MAN-Tochter in Steyr letztes Jahr 18.000 LKWs gebaut wurden und ein Fahrerhaus rund 2.900 Schweißpunkte, 52 Lötnähte und Klebenahtlängen von in Summe rund 27 Metern hat, leuchtet einem ein, warum an diesem Standort über 100 Roboter im Einsatz sind. Um für diese modernen Fertigungsmethoden jedoch über geeignetes Fachpersonal zu verfügen, legt man bei MAN großen Wert auf die Lehrlingsausbildung.
Im zweiten Lehrjahr wird den Lehrlingen die Basis der Robotertechnik vermittelt – mit dem Hauptziel, ihnen den gefahrlosen Umgang mit solchen Anlagen näher zu bringen.
Gottfried Kopf
Ausbildungsmeister bei MAN
„Aufgrund der Vielseitigkeit der Roboterzelle können wir unseren Lehrlingen die für unsere Fertigung am Standort Steyr wesentlichen Prozesse wie Schweißen, Kleben, Vermessen oder Pick-and-Place-Aufgaben gefahrlos näherbringen.“
Die größte Lehrwerkstätte der Region
Das heutige MAN Ausbildungszentrum in Steyr ist die größte Lehrwerkstätte der Region. Ihre traditionsreichen Wurzeln gehen zurück bis ins Jahr 1922. Seit 1946 wurden mehr als 6.800 Lehrlinge zu Facharbeitern ausgebildet. „Mit einem Team von 17 Personen werden im MAN Ausbildungszentrum insgesamt rund 360 Lehrlinge über vier Lehrjahre begleitet und bis zu 12 Lehrberufe modular in den Bereichen Metalltechnik, Elektrotechnik, Kraftfahrzeugtechnik und Logistik ausgebildet“, berichtet Gottfried Kopf, Ausbildungsmeister bei MAN.
Auch namhafte Unternehmen aus der Region wie beispielsweise BMW Motoren, Magna Powertrain oder SKF vertrauen auf das hervorragende Ausbildungsniveau und lassen ihre Lehrlinge bei MAN ausbilden. „Die überdurchschnittlich hohe Ausbildungsqualität, die bei MAN geboten wird, zeigt sich seit Jahren eindrucksvoll bei Lehrlingswettbewerben, aber auch bei den Noten in der Berufsschule und den ausgezeichneten Erfolgen bei der Lehrabschlussprüfung“, ist der Ausbildungsmeister für Schweißtechnik und Roboter stolz auf seine Schützlinge.
Otimale Sicht auf den Prozess: Für den Schutzzaun wurde Plexiglas verwendet. Als Sichtschutz (Blitzschutz) für Schweißanwendungen wird ein Kunststofffolienvorhang eingesetzt.
DI (FH) Martin Kohlmaier
Leiter Robots & Applications bei ABB Robotics Österreich
„Da wir intensiv mit Lehr- und Ausbildungseinrichtungen in Österreich zusammenarbeiten, kennen wir deren Anforderungen ganz genau und können daher eine individuell auf die Bedürfnisse der jeweiligen Einrichtung abgestimmte Lösung bieten. “
Mit dem Werk gleichgezogen
Um mit dem technischen Niveau der hochmodernen Roboteranlagen im Steyrer Werk gleichzuziehen, ersetzte man im Jahr 2012 in der Lehrwerkstätte die in die Jahre gekommene Roboterzelle durch eine neue. „Da wir in unserer Produktion zu 95 % Roboter von ABB einsetzen, entschieden wir uns logischerweise auch im Lehrbetrieb für diesen Anbieter“, erläutert der gelernte Karosseriebautechniker und Schweißwerkmeister Gottfried Kopf, der seit 2002 als Ausbildungsmeister bei MAN tätig ist und davor über ein Jahrzehnt die Verantwortung über die Roboteranlagen in der Fahrerhausfertigung trug: „Bereits seit 1995 bilden wir unsere Karosseriebautechniker in der Robotik aus. In einem vierwöchigen Modul im zweiten Lehrjahr vermitteln wir den Lehrlingen die Basis der Robotertechnik – mit dem Hauptziel, ihnen den gefahrlosen Umgang mit solchen Anlagen näher zu bringen.“
Roboter bei MAN haben unterschiedlichste Aufgabengebiete – beispielsweise Kleben, herkömmlich Schweißen, Punktschweißen oder Vermessen. Zudem werden sie auch für Pick-and-Place-Aufgaben eingesetzt. Daher war für Gottfried Kopf ein wesentliches Kriterium, eine Roboterzelle zur Verfügung zu haben, auf der alle im Betrieb wichtigen Prozesse durchgeführt oder zumindest simuliert werden können.
Da man platztechnisch ziemlich eingeschränkt war, wählte man den kompakten IRB 2600, der sowohl für das Schweißen als auch Pick-and-Place-Aufgaben hervorragend geeignet ist.
Je nach Bedarf holt sich der Roboter das entsprechende Werkzeug aus einem der drei Aufnahmen des Werkzeugbahnhofs.
Infos zum Anwender
Der Standort Steyr ist Teil der MAN Truck & Bus AG. Neben der Produktion der leichten und mittleren Lkw-Reihe umfasst die österreichische MAN-Tochter die Fertigung von Fahrerhäusern, eine Komponentenfertigung sowie die Bereiche After Sales, Motorenverkauf, Technical-Training, Forschung und Entwicklung für alle Baureihen und Komponenten im MAN-Entwicklungsverbund sowie ein Vorseriencenter.
Gefahrlos lernen
Eine der größten Herausforderungen lag bei diesem Projekt in der Gewährleistung der Sicherheit. Unter Berücksichtigung des Kinder- und Jugendschutzgesetzes muss das Arbeiten mit einem Roboter in einer Lehrwerkstätte für einen Auszubildenden absolut gefahrlos möglich sein. „Wir als Roboterhersteller sind verpflichtet, entsprechend der Maschinenrichtlinien, eine CE-Konformitätserklärung auszustellen. Damit hat man nach geltenden EU-Normen eine Basis, was generell die Sicherheit beim Maschineneinsatz betrifft. Zudem konnten die strengen Auflagen für einen Lehrbetrieb sowie die zusätzlichen betriebsinternen Sicherheitsauflagen zur Gänze erfüllt werden“, erläutert DI (FH) Martin Kohlmaier, Leiter Robots & Applications bei ABB Robotics Österreich.
Ausgerüstet mit einem Schweißbrenner können auch Schweißarbeiten durchgeführt werden.
Die von den Lehrlingen gefertigten Ergebnisse können sich sehen lassen.
Sicher und vielseitig durch konstruktive Zusammenarbeit (v.l.n.r.): Martin Kohlmaier (ABB), Gottfried Kopf (MAN) und Christoph Faustmann (ABB).
Ein Bedienpult inklusive Quittiereinheit und Sicherheitsschalter ermöglicht das sichere Betreten der Zelle. Sobald die Tür geöffnet wird, stoppt der Roboter sofort. Auch das sichere Verlassen der Roboterzelle muss gewährleistet sein (d.h. keine Türverriegelung von innen möglich). Auch das Arbeiten mit reduzierten Geschwindigkeiten ist im Lehrbetrieb unerlässlich. Speziell für den Lehrbetrieb ausgerichtet
Da man platztechnisch ziemlich eingeschränkt war, wählte man den kompakten IRB 2600, ein Modell der neuen ABB-Robotergeneration, der sowohl für das Schweißen als auch für Pick-and-Place-Aufgaben hervorragend geeignet ist. „Ein Drehtisch des Typs IRBP A-250, der ein gleichzeitiges Drehen und Schwenken der Werkstücke ermöglicht, sorgt neben der optimalen Positionierung der zu bearbeitenden Teile für eine perfekte Sicht für die Lehrlinge auf den Prozess“, so Christoph Faustmann MSc., Verkaufs- und Projektunterstützung bei ABB Robotics Österreich.
Um generell den Auszubildenden eine optimale Sicht zu gewährleisten, wurde die Zelle so offen wie nur möglich gestaltet. Beispielsweise wurde für den Schutzzaun Plexiglas verwendet. Als Sichtschutz (Blitzschutz) für Schweißanwendungen wird ein Kunststofffolienvorhang eingesetzt.
Um die von MAN geforderte Flexibilität zu erfüllen, ist die Roboterzelle mit einem Werkzeugwechselsystem sowie einem Werkzeugbahnhof ausgestattet. „Je nach Bedarf holt sich der Roboter das entsprechende Werkzeug aus einem der drei Aufnahmen des Werkzeugbahnhofs“, beschreibt Faustmann die Lösung. Ausgerüstet mit einem Schweißbrenner und einem kleinen Greifer können sowohl Schweißarbeiten als auch Handhabungsaufgaben durchgeführt werden. „Auch Prozesse wie das Punktschweißen, Kleben oder Vermessen können wir auf der Anlage sehr praxisnah simulieren“, zeigt sich Kopf zufrieden und er ergänzt: „Darüber hinaus können wir unseren Lehrlingen den Umgang mit der neuen Steuerung IRC5 und das Erstellen von Programmen näherbringen.“
Zur weiteren Ausstattung der Zelle gehören eine Brennerreinigungs- und Vermessungsstation bzw. eine mobile Schweißrauchabsaugung. „Mit einer Absaugschlauchlänge von drei Metern kann das Gerät außerhalb der Roboterzelle platziert werden, was mehr Platz und bessere Zugängigkeit innerhalb der Anlage bietet “, so Faustmann. Bei der platzoptimierten Konzeption dachte man zudem auch bereits an die Zukunft und ließ die mögliche Option offen, einen weiteren Roboter in der Zelle zu installieren, um den Lehrlingen die Zusammenarbeit von zwei Robotern im Verbund in der Praxis zu präsentieren.
Nach einer sehr konstruktiven Zusammenarbeit von MAN und ABB, in der Gottfried Kopf und ABB-Projektleiter Christoph Faustmann federführend beteiligt waren, wurde letztendlich ein Konzept umgesetzt, das perfekt auf die Bedürfnisse eines Lehrbetriebes abgestimmt ist.
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