Ein Kunde aus Saudi-Arabien kontaktierte uns über die offizielle UMW-Website auf der Suche nach einer automatisierten Schweißlösung für große Strukturbauteile. Der Kunde ist ein etablierter Hersteller von Anhängern und Transportausrüstung und produziert hauptsächlich Anhängerchassis, Rahmen und zugehörige Strukturteile. Aufgrund des steigenden Auftragsvolumens wollte er seine bestehenden manuellen Schweißprozesse optimieren, die Schweißqualität verbessern und die körperliche Belastung durch repetitive Schweißarbeiten reduzieren.
Client-Hintergrund
Der Kunde ist auf die Herstellung von Anhängern und zugehörigen Transportausrüstungen spezialisiert; zu seinem Produktsortiment gehören Anhängerchassis, Rahmen und verschiedene tragende Strukturbauteile.
Hersteller montieren Anhängerchassis üblicherweise durch Verschweißen verschiedener Strukturbauteile, wie z. B. Profilstahl und Vierkantrohre. Diese großen Bauteile erfordern im Produktionsprozess zahlreiche Schweißnähte. Mit steigender Produktionsnachfrage strebte der Kunde danach, die Produktionseffizienz und die Schweißkonsistenz zu verbessern – bei gleichzeitig hoher Schweißqualität – und die Abhängigkeit von Fachkräften im Bereich der manuellen Schweißerei zu reduzieren.
Auf Basis des bestehenden Produktionsmodells und der Werkstückeigenschaften des Kunden lieferte UMW eine mobile kollaborative Roboterschweißlösung für das automatisierte Schweißen von Anhängerstrukturbauteilen.
Spezielle Werkstücke, Materialien und Herausforderungen
Dieses Projekt befasst sich mit dem Schweißen von geformten Stahlbauteilen, die in Anhängerchassis und Rahmenkonstruktionen verwendet werden.
Zu den wichtigsten Werkstücken gehören:
380PFC Formstahl
- Profilabmessungen: 380 × 100 mm;
- Bahndicke: 10.0 mm;
- Flanschdicke: 17.5 mm.
Hersteller verwenden diese Art von Formstahl vorwiegend für tragende Konstruktionen in Anhängerchassis, wo Schweißnahtfestigkeit, Schmelzstabilität und Nahtkonsistenz von entscheidender Bedeutung sind.
50SHS Quadratisches Hohlprofil (SHS)
- Profilabmessungen: 50 × 50 mm
- Wandstärke: Wird vom Kunden festgelegt.
- Übliche Wandstärken für Anhängerchassis liegen zwischen 3.0 und 4.0 mm.
Diese Vierkantrohre werden typischerweise für Rahmen, Stützen und Hilfskonstruktionen verwendet, wobei ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Schweißnahtqualität, Wärmeeinbringungskontrolle und Schweißnahtaussehen erforderlich ist.
Aufgrund des erheblichen Dickenunterschieds zwischen den Werkstücken und den großen Abmessungen der Anhängerkonstruktionen benötigte der Kunde ein automatisiertes System, das in der Lage ist, dickere Stahlprofile zu schweißen und gleichzeitig eine hohe Mobilität und Flexibilität bietet.
Ursprüngliche Vorgehensweise und Schwachstellen des Kunden
Der ursprüngliche Produktionsprozess des Kunden basierte hauptsächlich auf manuellem Schweißen. Bei großen Strukturbauteilen wie Anhängerchassis bietet manuelles Schweißen zwar eine gewisse Flexibilität, offenbart aber mit steigenden Produktionsmengen folgende Probleme:
- Die Schweißqualität hängt stark vom jeweiligen Schweißer ab.
Unterschiede zwischen Schweißern – wie Schweißgeschwindigkeit, Brennerwinkel, Elektrodenüberstand und Arbeitsgewohnheiten – erschweren es, eine gleichbleibende Qualität über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, insbesondere bei langen oder sich wiederholenden Schweißungen.
- Das Schweißen großer Werkstücke ist körperlich anstrengend
Aufgrund der Größe der Anhängerchassis müssen sich die Schweißer häufig neu positionieren und die Schweißhaltung über längere Zeiträume beibehalten, was zu Ermüdung führt.
- Die Produktionseffizienz wird durch die Anzahl der qualifizierten Schweißer begrenzt.
Bestimmte kritische Schweißarbeiten erfordern hochqualifizierte Schweißer; mit steigendem Auftragsvolumen kann das manuelle Schweißen zu einem Engpass für die Steigerung der Produktionskapazität werden.
Folglich möchte der Kunde Roboter für hochrepetitive Schweißarbeiten einsetzen, damit sich die menschlichen Arbeiter auf Montage, Positionierung, Inspektion und andere Prozesse konzentrieren können, die ein flexibles Urteilsvermögen erfordern.
Von UMW empfohlene Ausrüstung und Auswahlbegründung
Basierend auf den Abmessungen des Anhängerchassis, der Profilstärke, dem Schweißverfahren und den betrieblichen Anforderungen vor Ort empfiehlt UMW die folgende Ausrüstungskonfiguration:
E10L Kollaborativer Schweißwagen
Das Fahrgestell eines Anhängers ist ein großes Bauteil; eine mobile, kollaborative Schweißlösung bietet mehr Flexibilität als der häufige Transport des gesamten Werkstücks zu einer festen Roboterwerkbank.
Die Bediener können die Ausrüstung in verschiedenen Schweißzonen bewegen und neu einsetzen, wodurch sie sich ideal für große Anhängerrahmen, die Produktion mit mehreren Stationen und Werkstücke unterschiedlicher Größe eignet.
Joystick-Steuerungssystem
Die Verwendung eines Joysticks zur Anpassung der Roboterposition und zum Anlernen von Schweißpunkten senkt die Bedienungshürde und ermöglicht es dem Personal vor Ort, den Roboterweg intuitiv anzupassen.
Es erleichtert zudem Programmanpassungen beim Umgang mit verschiedenen Anhängermodellen oder Änderungen an spezifischen Konstruktionsdetails. Pulse-MIG 500RP Plus
Für dickere Bauteile aus Baustahl wie dem 380PFC sind eine stabile Lichtbogenleistung und eine hohe Anpassungsfähigkeit an verschiedene Schweißverfahren erforderlich.
Das Pulse-MIG 500RP Plus ist mit dem Roboter integriert und ermöglicht stabiles MIG/MAG-Schweißen mit maßgeschneiderten Schweißparametern für Strukturbauteile unterschiedlicher Dicke.
TRM605WPP Push-Pull-Schweißbrenner
Das System ist mit einem TRM605WPP Push-Pull-Schweißbrenner ausgestattet, der für eine verbesserte Drahtvorschubstabilität sorgt und gleichzeitig den zukünftigen Anforderungen des Kunden an das Aluminiumschweißen gerecht wird.
Bei Anwendungen, die eine hohe Drahtvorschubstabilität erfordern – wie beispielsweise beim Aluminiumschweißen – mindert der Push-Pull-Mechanismus die Instabilitätsprobleme, die häufig mit dem Drahtvorschub über große Entfernungen verbunden sind.
Automatische Brennerreinigungsstation
Die Anhängerkonstruktionen weisen zahlreiche Schweißnähte auf, weshalb der Roboter kontinuierlich mehrsegmentige Schweißarbeiten ausführen muss.
Durch den Einbau einer automatischen Brennerreinigungsstation wird eine regelmäßige Brennerwartung ermöglicht; dies minimiert die Auswirkungen von Schweißspritzern auf die Schweißstabilität und unterstützt eine kontinuierliche Produktion.
Tatsächliche Verarbeitung
Nach Bestätigung der Lösung führte UMW Roboterschweißtests durch, die auf den spezifischen Profilen und Schweißanforderungen des Kunden basierten.
Bei den Tests wurde das Werkstück zunächst entsprechend den strukturellen Eigenschaften der 380PFC und 50SHS positioniert, wobei die Schweißparameter auf die jeweiligen Materialdicken abgestimmt wurden.
Anschließend wurde ein Joystick verwendet, um dem Roboter den Schweißstartpunkt, den Endpunkt und den Schweißpfad beizubringen, während die Brennerausrichtung so angepasst wurde, dass sie mit der tatsächlichen Schweißnahtposition übereinstimmte.
Der Roboter führte automatische Schweißarbeiten entlang des programmierten Pfades durch, wobei der Test sich auf Folgendes konzentrierte:
- Lichtbogenstabilität;
- Schweißnahtbildung;
- Genauigkeit des Schweißwegs;
- Lichtbogenzündungs- und Kraterfüllungsleistung;
- Parameteranpassungsfähigkeit für Werkstücke unterschiedlicher Dicke;
- Stabilität bei kontinuierlichem Betrieb langer Schweißnähte.
Die Ingenieure passten Schweißgeschwindigkeit, Stromstärke, Spannung, Drahtvorschubgeschwindigkeit und Brennerausrichtung an die jeweilige Struktur und die Position der Schweißnaht an, um sicherzustellen, dass die Bahn des Roboters mit dem tatsächlichen Werkstück übereinstimmte.
Nach den Tests wurden das Programm und die Parameter auf Basis der tatsächlichen Schweißnahtergebnisse weiter optimiert.
Spezifische Vorteile der Ausrüstung in dieser Anwendung
Besser geeignet für große Anhängerstrukturbauteile
Die Fahrgestelle und Rahmen von Anhängern sind groß; der Einsatz einer vollständig stationären Roboterarbeitsstation würde Herausforderungen im Zusammenhang mit der Handhabung und Positionierung großer Werkstücke sowie dem Platzbedarf der Arbeitsstation mit sich bringen. Der kollaborative Schweißwagen kann sich nah an das Werkstück heranbewegen, um Schweißarbeiten durchzuführen, wodurch er sich besonders für die Fertigung großer Strukturbauteile eignet.
Anpassung von Profilen unterschiedlicher Dicke
Bei diesem Projekt kommen sowohl 380PFC-Stahl mit hoher Wandstärke als auch 50SHS-Vierkantrohre zum Einsatz; unterschiedliche Konstruktionen erfordern unterschiedliche Anforderungen an die Wärmeeinbringung und die Schweißparameter.
Durch die Abstimmung der Roboterprogrammierung mit den Schweißparametern können spezifische Schweißprogramme für verschiedene Werkstücke erstellt werden, wodurch die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Spezifikationen verbessert wird.
Verbesserung der Schweißnahtkonsistenz
Roboter können Schweißaufgaben wiederholt mit festgelegten Geschwindigkeiten, Winkeln und Bahnen ausführen und so Schweißnahtungenauigkeiten minimieren, die durch menschliche Variabilität verursacht werden.
Dieser Vorteil ist besonders wichtig für die zahlreichen, sich wiederholenden Schweißnähte, die in Anhängerchassis vorkommen.
Senkung der operativen Barrieren
Durch den Einsatz von kollaborativen Robotern und joystickbasierten Lernmethoden entfällt die Notwendigkeit der komplexen Programmierverfahren, die für traditionelle Industrieroboter typisch sind.
Die Abläufe vor Ort werden flexibler, was Produktwechsel, lokale Schweißanpassungen und die Einführung neuer Werkstücke betrifft.
Ermöglichung einer kontinuierlichen Schweißproduktion
Die Schweißstromquelle, der Schub-Zug-Schweißbrenner und die automatische Brennerreinigungsstation bilden ein komplettes Roboterschweißsystem; dadurch wird der Bedarf an häufigen manuellen Eingriffen während des Schweißens reduziert und ein kontinuierlicher Anlagenbetrieb unterstützt.
Warum UMW wählen?
Die Automatisierung der Produktion in der Anhängerherstellung erfordert mehr als nur den Anschluss eines Roboters an eine Schweißmaschine.
Faktoren wie Werkstückabmessungen, Profilstärken, Schweißpositionen und die Anordnung der Fertigungshalle beeinflussen die endgültige Lösung direkt.
UMW konfiguriert Anlagen und Prozesse individuell nach den Werkstücken des Kunden. Wir liefern nicht nur den kollaborativen Roboter, sondern auch eine integrierte Schweißlösung bestehend aus Stromquelle, Vorschub- und Zugbrenner, Reinigungssystem und mobiler Arbeitsplattform.
Um spezifischen Produktionsanforderungen gerecht zu werden, bietet UMW Folgendes an:
- Werkstück- und Schweißnahtanalyse;
- Auswahl der Roboterlösung;
- Prüfung des Schweißprozesses;
- Optimierung der Schweißparameter;
- Roboterpfad-Debugging;
- Systemintegration;
- Einsatzausbildung;
- Kontinuierlicher technischer Support.
Anstatt einzelne Geräte zu erwerben, erhält der Kunde ein speziell für Anhängerschweißprozesse konfiguriertes Roboterschweißsystem. Dies senkt die Hürde für die Automatisierung und schafft die Grundlage für zukünftige, erweiterte Anwendungen des Roboterschweißens.
Zusammenfassung
Durch die Implementierung dieser Roboterschweißlösung konnte der Kunde die Fertigung von Anhängerstrukturbauteilen erfolgreich von manueller auf automatisierte Schweißung umstellen. Bei ähnlichen Anforderungen kontaktieren Sie bitte UMW für eine individuelle Lösung.