Ein kolumbianischer Hersteller von Schwermaschinen wandte sich an UMW, um eine automatisierte Schweißlösung für Strukturbauteile von Baggern zu entwickeln. Der Kunde musste große Stahlteile mit mehreren Schweißnähten und komplexen Schweißpositionen verschweißen. Mit steigenden Produktionsanforderungen wurde es durch manuelles Schweißen zunehmend schwieriger, eine gleichbleibende Schweißqualität und Produktionseffizienz zu gewährleisten.
Nach Prüfung der Werkstückstruktur und der Schweißanforderungen entwickelte UMW eine maßgeschneiderte Roboterschweißlösung, um dem Kunden zu einem stabileren und standardisierten Schweißprozess zu verhelfen.
Kunden- und Branchenhintergrund
Der Kunde ist ein kolumbianischer Hersteller, der die Baumaschinenindustrie beliefert, wobei Strukturbauteile für Bagger einen wichtigen Teil seiner Produktion ausmachen.
Die Bauteile von Baggern bestehen typischerweise aus großen Stahlkonstruktionen, zahlreichen Schweißverbindungen und müssen hohen Belastungen standhalten. Die Schweißnahtqualität beeinflusst direkt die Festigkeit und Zuverlässigkeit der fertigen Konstruktion.
Für den Kunden bestand das Hauptziel nicht einfach darin, das manuelle Schweißen zu ersetzen, sondern ein Schweißverfahren zu etablieren, das eine bessere Konsistenz bei wiederholter Produktion gewährleisten kann.
Werkstück- und Schweißanforderungen
Das Projekt konzentrierte sich auf aus Baustahl gefertigte Baggerbauteile.
Diese Bauteile weisen relativ große Abmessungen auf und enthalten mehrere Schweißnähte, die über verschiedene Oberflächen und Winkel verteilt sind. Einige Schweißwege sind lang, während bei anderen der Schweißbrenner um komplexe Strukturmerkmale herumgeführt werden muss.
Der Kunde benötigte daher eine Lösung, die Folgendes leisten konnte:
- Stabiles Schweißen entlang langer Nähte
- Gleichmäßige Schweißnahtbildung
- Flexible Handhabung verschiedener Schweißpositionen
- Wiederholbare Schweißwege
- Zuverlässiges Schweißen für hochbelastete Strukturbauteile
- Verringerte Abhängigkeit von manueller Bedienung
Bei Baggerbauteilen ist die Aufrechterhaltung stabiler Schweißparameter und einer gleichmäßigen Brennerbewegung besonders wichtig, da die fertigen Teile während des Betriebs kontinuierlichen mechanischen Belastungen standhalten müssen.
Herausforderungen beim manuellen Schweißen
Bevor der Kunde eine Automatisierung in Betracht zog, setzte er bei diesen Bauteilen hauptsächlich auf manuelles Schweißen.
Mit steigenden Produktionsanforderungen traten jedoch mehrere Herausforderungen immer deutlicher zutage.
Inkonsistente Schweißqualität
Die Ergebnisse beim manuellen Schweißen können je nach Erfahrung des Bedieners, Arbeitsposition und Schweißbedingungen variieren. Es kann schwierig sein, bei langen Schweißnähten die gleiche Schweißgeschwindigkeit und den gleichen Brennerwinkel beizubehalten.
Hohe Arbeitsintensität
Die Bauteile von Baggern sind relativ groß und erfordern oft lange, ununterbrochene Schweißarbeiten. Dies erhöht die Arbeitsbelastung des Bedieners, insbesondere beim Schweißen in schwierigen Positionen.
Komplexe Schweißpositionen
Die verschiedenen Schweißnähte befinden sich in unterschiedlichen Winkeln und Höhen. Die Bediener müssen sich daher wiederholt neu positionieren oder das Werkstück anpassen, was sowohl die Effizienz als auch die Schweißkonsistenz beeinträchtigen kann.
Standardisierung der begrenzten Produktion
Bei der Serienfertigung erschwert die starke Abhängigkeit von manuellen Arbeitsschritten die Beibehaltung des gleichen Schweißprozesses von einem Werkstück zum nächsten.
Der Kunde begann daher nach einem automatisierten System zu suchen, das eine wiederholbare Schweißleistung gewährleisten konnte.
Mehrachsiges koordiniertes Roboterschweißsystem in Kragarmbauweise
UMW-Kragarm-Mehrachsen-Koordinationsschweißlösung
Aufgrund der Größe, der Struktur und der Schweißnahtverteilung der Baggerkomponenten empfahl UMW dem kolumbianischen Kunden ein freitragendes, mehrachsiges, koordiniertes Roboterschweißsystem .
Im Gegensatz zu herkömmlichen stationären Roboterschweißanlagen kombiniert dieses System eine freitragende Bewegungsstruktur mit einem mehrachsigen Schweißmechanismus und einem Werkstückpositionierer. Mehrere Achsen arbeiten koordiniert zusammen, sodass Schweißbrenner und Werkstück ihre Position kontinuierlich entsprechend dem programmierten Schweißpfad verändern können.
Diese Konfiguration bietet einen größeren Arbeitsbereich und mehr Flexibilität beim Schweißen großer und komplexer Baggerbauteile.
Großer Arbeitsbereich
Die vertikale Stützen- und Kragarmkonstruktion vergrößert die effektive Schweißfläche, wodurch sich das System auch für relativ große Bauteile eignet.
Der Schweißkopf kann sich ohne häufiges manuelles Umpositionieren in verschiedene Positionen um das Werkstück bewegen.
Mehrachsige koordinierte Bewegung
Der Schweißmechanismus arbeitet über eine mehrachsige koordinierte Steuerung mit dem Positionierer zusammen.
Während des Schweißvorgangs kann das System die Brennerposition, den Schweißwinkel und die Werkstückausrichtung gleichzeitig anpassen und so dazu beitragen, eine geeignete Schweißhaltung entlang komplexer Nähte beizubehalten.
Automatische Werkstückpositionierung
Der integrierte Positionierer dreht und neigt das Werkstück entsprechend der programmierten Schweißsequenz.
Dadurch können Schweißnähte, die sich auf verschiedenen Seiten des Baggerbauteils befinden, in besser geeignete Schweißpositionen gebracht werden, wodurch der manuelle Aufwand während des Prozesses reduziert wird.
Programmierbare Schweißwege
Die Ingenieure von UMW programmieren die Schweißbahn entsprechend der tatsächlichen Geometrie und den Schweißpunkten des Werkstücks des Kunden.
Sobald das Schweißprogramm etabliert ist, kann es für die wiederholte Produktion desselben Bauteils wiederverwendet werden, wodurch die Prozesskonsistenz verbessert wird.
Stabile Schweißparameter
Das automatisierte System hält die Schweißgeschwindigkeit, die Brennerbewegung und die Schweißparameter während des gesamten programmierten Schweißprozesses konstant und trägt so dazu bei, Abweichungen zu reduzieren, die durch manuelle Bedienung entstehen.
Schweißprüfung und -prozess
1. Werkstückanalyse
Die Ingenieure von UMW analysierten die Abmessungen der Baggerkomponenten, die Positionen der Schweißnähte, die Schweißwinkel und den erforderlichen Bewegungsbereich.
2. Werkstückspannung
Das Bauteil wurde sicher auf dem Positionierer befestigt, um eine stabile Positionierung während des gesamten Schweißprozesses zu gewährleisten.
3. Mehrachsige Bahnprogrammierung
Der Schweißweg wurde anhand der tatsächlichen Schweißgeometrie programmiert. Die Bewegung des Auslegers, des Schweißmechanismus und des Positionierers wurde innerhalb derselben Schweißsequenz koordiniert.
4. Schweißparameter einrichten
Die geeigneten Schweißparameter wurden entsprechend dem Werkstückmaterial, der Verbindungsart und den Schweißanforderungen konfiguriert.
5. Koordiniertes automatisches Schweißen
Während des Betriebs bewegten sich Schweißbrenner und Positionierer gemeinsam entsprechend dem programmierten Pfad, wodurch das System die Schweißposition und den Schweißwinkel kontinuierlich anpassen konnte.
6. Schweißnahtprüfung
Nach dem Schweißen wurden die fertigen Nähte auf Kontinuität, Schweißnahtbildung und allgemeine Konsistenz geprüft.
Schweißergebnisse
Das robotergestützte Schweißverfahren erzeugte gleichmäßige Schweißnähte entlang der programmierten Schweißwege.
Im Vergleich zur manuellen Bedienung ermöglicht die Robotersteuerung eine stabilere Brennerbewegung und Schweißgeschwindigkeit, wodurch Abweichungen zwischen verschiedenen Schweißnähten reduziert werden.
Bei der Serienfertigung von Baggerkomponenten kann der Kunde auch auf bereits vorhandene Schweißprogramme zurückgreifen, anstatt den Schweißprozess für jedes Werkstück von Grund auf neu einzurichten.
Die Lösung bietet mehrere praktische Vorteile:
- Gleichmäßigere Schweißnahtbildung
- Stabiles Schweißen entlang langer Nähte
- Verringerte Abweichungen durch manuelle Bedienung
- Geringere Arbeitsbelastung des Bedieners bei wiederholten Schweißarbeiten
- Wiederholbare Schweißprogramme für die Serienfertigung
- Standardisiertere Produktionsprozesse
Das System bietet dem Kunden vor allem eine Grundlage für die schrittweise Erweiterung der Automatisierung innerhalb seines Produktionsprozesses für Baumaschinen.
Entwicklung eines standardisierteren Schweißprozesses
Für Hersteller von Schwermaschinen geht es beim Roboterschweißen nicht nur um die Steigerung der Schweißgeschwindigkeit.
Große Bauteile, wie sie beispielsweise in Baggern verwendet werden, erfordern eine gleichbleibende Schweißqualität, wiederholbare Prozesse und eine flexible Automatisierung, die sich an unterschiedliche Werkstückgeometrien anpassen kann.
Durch die Einführung einer maßgeschneiderten Roboterschweißlösung kann der kolumbianische Kunde die Abhängigkeit von sich wiederholenden manuellen Schweißvorgängen verringern und gleichzeitig einen konsistenteren und skalierbaren Produktionsprozess etablieren.
UMW bietet maßgeschneiderte Roboterschweißlösungen, die auf den tatsächlichen Werkstückabmessungen, Materialien, Schweißarten, Produktionsvolumina und Fabriklayouts basieren.
Wenn Sie die Automatisierung von Baggerkomponenten, Baumaschinen, Stahlkonstruktionen oder anderen großen Schweißteilen in Betracht ziehen, kann UMW eine Roboterschweißlösung entwickeln, die auf Ihre spezifischen Produktionsanforderungen zugeschnitten ist.