Greifer statt Hand

Technik

Das vollautomatische Strom- und Gasdüsenwechselsystem Qirox Sparematic des Schweißspezialisten Cloos ermöglicht beim Blechteileverarbeiter H.K. Heun aus Oberscheld den effizienten Dauerbetrieb einer kompakten Schweißzelle.

21. März 2017
Rund 10.000 Ruhepodeste schweißt Heun pro Jahr. Dabei ge-währleistet die Cloos Roboterzelle einen effizienten Schweißprozess und eine konstant hohe Qualität. Schunk-Kleinteilegreifer übernehmen das Handling der Strom- und Gasdüsen. Bildquelle: Cloos
Bild 1: Greifer statt Hand (Rund 10.000 Ruhepodeste schweißt Heun pro Jahr. Dabei ge-währleistet die Cloos Roboterzelle einen effizienten Schweißprozess und eine konstant hohe Qualität. Schunk-Kleinteilegreifer übernehmen das Handling der Strom- und Gasdüsen. Bildquelle: Cloos)

Seit mehr als acht Jahren fertigt die H.K. Heun GmbH aus Oberscheld für einen renommierten Anbieter in der Steigtechnik Ruhepodeste für Windkraftanlagen. Bei der Inbetriebnahme und Wartung der Windräder ermöglichen diese einen sicheren Stand in luftiger Höhe. Aktuell liegt der Bedarf bei rund 10.000 Podesten pro Jahr. Mit der Inbetriebnahme einer Qirox-QR-CC-6-Kompaktzelle der Carl Cloos Schweißtechnik GmbH aus Haiger, die mit einem hochdynamischen Qirox-QRH-280-Schweißroboter ausgestattet wurde, konnte der Spezialist für die Blechteileverarbeitung den Prozess nun deutlich effizienter gestalten.

Dabei zahlt sich neben dem hauptzeitparallelen Rüstvorgang an einer Dreheinheit, dem kleinen und sehr wendigen Schweißroboter mit einer Traglast bis sechs Kilogramm sowie der Optimierung der Robotersteuerung vor allem auch der automatisierte Strom- und Gasdüsenwechsel mit dem Qirox Sparematic aus. Das Wechselsystem entlastet den Anlagenbediener, der sich nun voll und ganz auf den manuellen Rüstvorgang und die Nachbearbeitung der Schweißteile konzentrieren kann. Der eigentliche Schweißprozess inklusive des Wechsels der Strom- und Gasdüsen erfolgt heute vollautomatisch.

»Mit dem Schwenktisch, den zwei Stationen zum Einlegen und Schweißen und vor allem mit den schnellen Achsbewegungen des Roboters erreichen wir wesentlich höhere Taktzeiten und können effizienter arbeiten«, unterstreicht Yannick Willgenss, Mitglied der Geschäftsleitung von H.K. Heun. Dank einer Hohlwellenkonstruktion liegt das Schlauchpaket des QRH-280 optimal geschützt im Inneren des Roboters. Seine geringe Masse und die vergleichsweise kleinen Hebelarme ermöglichen eine hohe Dynamik und Geschwindigkeit sowie eine hohe Positioniergenauigkeit. Die kompakte Bauweise des Qirox QRH-280 sorgt für eine optimale Zugänglichkeit der Schweißzelle und bietet reichlich Platz für den Sparematic, der unmittelbar neben dem Roboter plaziert ist.

Da der Rüst- und der Schweißzyklus heute annähernd identisch sind, also weder beim Bediener noch beim Roboter unproduktive Wartezeiten existieren, war es möglich, die Hauptzeit der Zelle um rund 25 Prozent zu erhöhen. Nach jeweils 24 Teilen löst der automatische Strom- und Gasdüsenwechsler die Gasdüse des Brenners und reinigt die dann freiliegende Stromdüse an einer rotierenden Bürste. Anschließend wird die Düseninnenseite mit einem Messer ausgeschält, der Draht automatisch vermessen, nachgeschoben und auf die optimale Länge gekürzt, so dass jederzeit optimale Schweißergebnisse sichergestellt sind. In ebenfalls individuell definierten Intervallen werden sowohl die Stromdüse als auch die Gasdüse vollautomatisch gegen neue Teile aus einem integrierten Ersatzteilspeicher ersetzt, ohne dass hierfür ein Bedienereingriff erforderlich ist.

Effizientes Zusammenspiel von Kleinteilegreifern

Das Teile-Handling erledigen zwei rückseitig fest verbundene Schunk-MPG-plus-Kleinteilegreifer: Der erste fixiert den Doppelgreifer an einem fest definierten Dockingpunkt seitlich am Roboterarm, der zweite übernimmt die Handhabung der Strom- und Gasdüsen. Nach getaner Arbeit wird das Greifer-Doppel auf einer definierten Position unmittelbar im Sparematic abgelegt, indem sich diesmal zunächst der zweite Greifer mit einem Dockingpunkt auf der Ablage verbindet und anschließend der erste Greifer die Verbindung zum Roboter löst. Beide Schunk-Greifer werden über Spiralkabel mit Druckluft versorgt und direkt über die Robotersteuerung angesteuert. Die Greifkraftsicherung erfolgt per Feder.

Der ungewöhnliche Docking-Greifer, den Cloos in enger Kooperation mit Schunk realisiert hat, bietet einen dreifachen Vorteil: Zum einen ist die Lösung ausgesprochen wirtschaftlich, denn neben den beiden Standardgreifern ist kein zusätzliches Handling- oder Wechselsystem erforderlich; zum anderen sparen die andockbaren Kleinteilegreifer Gewicht am Tool-Center-Point. Und last-not-least kann die Lösung sehr einfach an bestehenden Roboterzellen nachgerüstet werden, ohne am Schweißroboter Schläuche, Kabel oder Ventile anbauen zu müssen. Ideale Voraussetzungen also, um das modular aufgebaute Strom- und Gasdüsenwechselsystem mit minimalem Aufwand in vorhandene Schweißanlagen zu integrieren und dessen Effizienzeffekte im Serienbetrieb zu nutzen.

Der doppelt eingesetzte Schunk MPG-plus sei, so bestätigt Cloos, der derzeit leistungsstärkste Miniatur-Parallelgreifer am Markt. Verglichen mit ähnlichen Modulen, die den gleichen Input benö-tigen, erziele er einen deutlich höheren Output und mache damit den Weg frei zu immer kleineren und effizienteren Systemen.

Eine leistungsfähige, einzeln gepasste Kreuzrollenführung gewährleistet eine hohe Tragfähigkeit der gesamten Führung, minimalen Verschleiß und eine lange Lebensdauer. Um auch dynamische Anwendungen zu ermöglichen, wurde am Greifergehäuse überschüssiges Material eingespart. Im Inneren werden Komponenten aus einem speziellen Hochleistungsaluminium verwendet. Damit Konstrukteure beim Prozess- und Anlagen-Design möglichst flexibel sind, lässt sich das Modul sowohl seitlich als auch bodenseitig durch- und anschrauben. Neben einer induktiven Abfrage kann der MPG-plus auch über integrier- und programmierbare Magnetschalter abgefragt werden.

Modulares Wechselsystem bietet viele Spielräume

Das Qirox-Sparematic-Wechselsystem mit dem Schunk-Greifer-Doppel lässt sich in kompakten Schweißzellen ebenso einsetzen wie in komplexen, verketteten Anlagen mit mehreren Robotern. »Vor allem bei Anwendungen mit langen Schweißzeiten, bei denen Verschleißteile häufig gewechselt werden müssen, zahlt sich das System unserer Ansicht nach aus«, erläutert Heun-Juniorchef Yannick Willgenss.

H.K. Heun bündelt gemeinsam mit dem Edelstahlspezialisten Primetall aus Oberscheld umfassende Kompetenzen im Bereich der Blechverarbeitung. Verarbeitet werden Stahl, Blech und Edelstahl in unterschiedlichsten Größen und Stärken. Zum Schweißen werden ausschließlich Anlagen von Cloos verwendet.

Beide Unternehmen zusammen beschäftigen rund 100 Mitarbeiter. Als Pilotanwender hat Heun sowohl den dynamischen Schweißroboter QRH-280 als auch den Qirox Sparematic auf Herz und Nieren getestet und den Entwicklungsingenieuren von Cloos wichtige Erkenntnisse aus dem betrieblichen Alltag für die Prozessoptimierung geliefert.

Erschienen in Ausgabe: 02/2017