09.09.2019
Case Study
Modernes Roboterschneidsystem steigert Produktivität bei der Stahlanarbeitung
Weber Stahl setzte bei der Modernisierung seiner Vorfertigung auf eine Roboterschneidanlage BIBER von Erl Automation. Seit Anfang 2019 ist das Schneidsystem bei dem Experten für Stahlan- und -verarbeitung im Einsatz und übernimmt seither nahezu alle anfallenden Fasenarbeiten. Damit konnte das Unternehmen die Fertigungszeiten deutlich senken und gleichzeitig die Schneidergebnisse verbessern.
Die Weber Stahl-Anarbeitungs-Service-GmbH mit Sitz in Großlittgen in der Eifel wurde 1984 ursprünglich als Schlosserei gegründet. Heute beschäftigt das Unternehmen rund 120 Mitarbeiter und bietet eine Vielzahl an Leistungen rund um die An- und Verarbeitung von Stahl, insbesondere hochfestem Feinkornbaustahl an. Dazu zählen sowohl passgenaue Formzuschnitte als auch das Kanten, Anfasen, Schweißen, mechanische Bearbeiten, Richten, Walzen, Stahlkiesentrosten und Oberflächenbeschichten von Bauteilen. Aber auch die Fertigung von kompletten Baugruppen sowie Eigenentwicklungen gehören mittlerweile zum Leistungsspektrum von Weber Stahl.
Um die Wettbewerbsfähigkeit noch weiter auszubauen, haben die Verantwortlichen bei Weber Stahl schon länger mit dem Gedanken gespielt, die Schweißnahtvorbereitung zu modernisieren. Anfang 2018 fasste das Unternehmen den Entschluss, seine Pläne in die Tat umzusetzen. Dies war nötig geworden, da die beiden bisher eingesetzten Roboterschneidanlagen altersbedingt die Anforderungen nicht mehr vollumfänglich erfüllen konnten. Weber hat sich eingehend mit in Frage kommenden Schneidsystemen auseinandergesetzt, die Wahl fiel schließlich auf das Roboterschneidsystem BIBER. „Wir haben die Entwicklungen beim BIBER schon länger gespannt verfolgt und nach einem Referenzbesuch bei einem großen deutschen Kranhersteller, der seit Jahren eine ähnliche Anlage im Einsatz hat, war die Entscheidung gefallen“, berichtet Geschäftsführer Florian Weber. „Die hervorragenden Schneidergebnisse und die kurzen Produktionszeiten haben uns überzeugt.“
Flexibles System gefordert
Weber Stahl zählt Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen zu seinen Kunden, entsprechend vielfältig sind die Aufträge. Für die Schweißnahtvorbereitung bedeutet das, dass eine große Bandbreite an Fasen bewältigt werden muss, sei es für einfache oder komplexe Bauteile, Einzelteile, Kleinserien oder Großserien.
Die Roboterschneidanlage BIBER von Erl Automation ist dafür die optimale Lösung. Das Schneidsystem eignet sich zum Erzeugen von Fasen nahezu jeglicher Art. Ob einfache Fasen, Doppelfasen, Fasen mit oder ohne Steg ‒ mit dem BIBER lassen sich unterschiedlichste Anfasungen an bereits formgeschnittene Teile anbringen. Bei Schnitten von oben sind Fasenwinkel von 30° bis 90° möglich, bei Schnitten von der Stirnseite von 15° bis 89°, die Zugänglichkeit für den Brenner vorausgesetzt.
Die neue Anlage bei Weber ist für Blechformate bis 2.000 x 9.000 mm ausgelegt. Dieser große Arbeitsbereich wird dadurch ermöglicht, dass ein Schneidroboter auf einer vorgelagerten Konsole montiert und auf einer rund 10 m langen Lineareinheit verfahrbar ist. Den Schneidtisch mit integriertem Absaugsystem kann das Unternehmen in seiner gesamten Größe nutzen, beispielsweise bei sehr groß dimensionierten Bauteilen. Zudem besteht die Möglichkeit, den Tisch bei kleineren Werkstücken durch ein verschiebbares Trennwandsystem in zwei Schneidbereiche mit jeweils einer Größe von 2.000 x 3.000 mm aufzuteilen. Der Vorteil besteht darin, dass so Roboter und Anlagenbediener zeitgleich arbeiten können – während der Roboter auf der einen Seite der Trennwand Bauteile anfast, kann der Bediener auf der anderen Seite parallel die fertiggestellten Bauteile abladen und den Tisch neu bestücken. Auf diese Weise kann die Anlage optimal ausgelastet werden. Das Bedienpersonal ist dabei stets geschützt, denn Lichtschranken sichern den jeweiligen Schneidbereich zuverlässig ab.
Zeitersparnis in mehrerlei Hinsicht
Das Schneidsystem ist mit einem Kuka Roboter des Typs KR60L30 ausgestattet, der durch seine HA (high accuracy) Ausführung auf hochpräzise Schneidaufgaben abgestimmt ist. In Kombination mit moderner Plasmaschneidtechnik, einer Stromquelle HiFocus 440i mit automatischer Gaskonsole, sind Schnittlängen bis 60 mm möglich. Zum Autogenschneiden bis 200 mm steht ein robuster Maschinenbrenner mit Innenzündung zur Verfügung, der mit kurzer Vorwärmzeit und hoher Schneidgeschwindigkeit punktet. Ein direkt neben dem Brenner angebrachter Zeilenlaserscanner vermisst vor jedem Schneidvorgang das jeweilige Bauteil und gleicht etwaige Toleranzen aus den Vorprozessen automatisch aus. Das Zusammenspiel aus moderner Schneidtechnik und neuester Lasertechnik resultiert in hochpräzisen Schneidergebnissen, und aufgrund der wegfallenden Nacharbeiten in einer nicht unerheblichen Zeitersparnis.
Eine Besonderheit bei der Anlage von Weber Stahl ist, dass die Bauteilvermessung auch bewusst übersprungen werden kann, also das System nicht bei jedem Bauteil überprüft, ob Abweichungen aus Vorprozessen vorhanden sind. Auf diese Weise können die Fertigungszeiten nochmal deutlich reduziert werden, was jedoch nur zielführend ist, wenn man Gewissheit hat, dass der Vorprozess passt. „Es kommt häufig vor, dass wir per Laser geschnittene Werkstücke in hohen Stückzahlen anfasen müssen. Prozessbedingt können wir in diesen Fällen auf die Vermessung eines jeden einzelnen Bauteils verzichten und von der speziell für uns bereitgestellten Funktion profitieren“, erklärt Peter Rehm, Betriebsleiter bei Weber Stahl.
Ein weiterer Aspekt, der sich positiv auf den Zeitfaktor auswirkt, ist eine spezielle Werkzeughalterung, durch die Plasma- und Autogenbrenner binnen weniger Minuten ausgetauscht werden können. Die Brenner müssen lediglich durch eine Schraubverbindung von ihrer jeweiligen Position gelöst, ausgetauscht und an der neuen Position wieder befestigt werden. Bei den Kabel- und Signalleitungen stehen Steckverbindungen zur Verfügung. Durch eine automatische Brenner-Kalibrierung über vermessene Anschlagsysteme in der Brennerhalterung wird der korrekte Tool Center Point (TCP) sichergestellt.
„Der BIBER hat schon für einen ordentlichen Leistungssprung gesorgt. Im Vergleich zu unseren bisherigen Anfasrobotern produzieren wir mit dem BIBER um ein Vielfaches schneller“, stellt Rehm fest. Ihren Anteil daran hat nicht zuletzt die BIBER Programmiersoftware. Sie wurde maßgeschneidert von Erl Automation für diesen Anlagentyp entwickelt, mit dem Ziel, das Realisieren von komplexen Fasen für den Anwender so einfach und effizient wie möglich zu gestalten. Dementsprechend können in nur fünf Schritten Schneidprogramme aus .dxf-Dateien erstellt werden. Nachdem die .dxf-Datei aus dem Verzeichnis geladen wurde, erfolgt die grobe Positionierung des Bauteils am virtuellen Schneidtisch. Anschließend werden mit wenigen Klicks die Fasen definiert, ehe die geeigneten Parameter aus der Datenbank gewählt werden und das Roboterprogramm starten kann.
Durchdachtes Bedienkonzept
Auch bei der Bedienung der Roboterschneidanlage steht Effizienz im Vordergrund, weshalb sie mit zahlreichen nützlichen Features ausgestattet ist. Ein Beispiel ist das Kamerasystem intelliplace, das die Tischbelegung per Hochleistungskamera automatisch erfasst, mit den manuell ausgewählten Schneidprogrammen abgleicht und automatisch richtig zuordnet. Die Arbeitsschritte für das Bedienpersonal werden dadurch reduziert und mögliche Fehlerquellen minimiert. Darüber hinaus steht den Anwendern eine integrierte Prozessdatenbank mit Schneidparametern zum Autogen- und Plasmaschneiden zur Verfügung. Die wichtigsten Schneiddatensätze, die auf der jahrelangen Erfahrung von Erl basieren, sind startbereit hinterlegt und können bei Bedarf beliebig erweitert werden.
Die Steuerung der Anlage erfolgt von einer Bedienzentrale aus. In der halboffenen, schallgedämmten Kabine sind die Bediener vor der Lärmbelastung geschützt, aber haben durch Fenster mit Blendschutz dennoch die Geschehnisse stets im Blick und können die Prozesse verfolgen. Aus Sicherheitsgründen ist die Anlage von einem Schutzzaun umgeben. Der Zugang ist durch Lichtschranken abgesichert, sodass bei unbefugtem Zutritt der Prozess unterbrochen wird und der Roboter anhält. Ebenso ist bei Weber eine Kranüberwachung integriert, sodass die Anlage auch stoppt, wenn ein oder mehrere Krane dem Arbeitsbereich des Roboters zu nahe kommen.
Knapp ein halbes Jahr ist die Roboterschneidanlage BIBER bei Weber Stahl nun im Einsatz und das Fazit fällt durchwegs positiv aus. „Das Anlagenkonzept ist optimal auf unsere Schneidaufgaben abgestimmt. Wir können die verschiedensten Fasen schneiden – und das besser und schneller als zuvor. Für die Zukunft sind wir damit sehr gut aufgestellt“, resümiert Weber.
(Quelle: Erl Automation GmbH)
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