Schnelle Roboter für rationelle Speicher-Fertigung

Fokus / Schweißen

In der Warmwasserspeicher-Fertigung der Bosch Thermotechnik stehen die Zeichen auf Zukunft: Mit Plattform-Konzepten und einer modernen Fertigung will man im Weltmarkt wettbewerbsfähig bleiben und weiter expandieren. Erster großer Schritt ist die Integration einer modernen Cloos-Roboterschweißanlage, um Umrüst- und Fertigungszeiten deutlich zu reduzieren.

01. Oktober 2012

Das Werk der Bosch Thermotechnik in Eschenburg-Eibelshausen hat eine lange Tradition: Bereits 1613 wurde hier ein Holzkohle-Hochofen betrieben und die Anfänge der Gießereierzeugung lassen sich schon 1751 nachweisen. Damals war die Region rund um Dillenburg – heute Teil des Lahn-Dill-Kreises – geprägt vom Eisenerzabbau, der Roheisengewinnung und der Herstellung von Gießereierzeugnissen mit dem Schwerpunkt Herde und Öfen.

In dieser Tradition werden in Eibelshausen heute Komponenten für die Heizungsindustrie gefertigt, aktuell Warmwasserspeicher in den Größen 120 bis 3000 l. »Speicher sind angesichts der modernen Solartechnik und Holzpellet-Systeme, aber auch der optimierten Öl- und Gas-Heizungen seit Jahren ein Wachstumsmarkt«, schildert Werksleiter Marcus Pfaar. »Mit unseren 300 Mitarbeitern fertigen wir Speicher für die internationalen Marken der Bosch Thermotechnik.« Seit einiger Zeit laufen umfassende Restrukturierungsmaßnahmen, um dieses Traditionswerk für die Zukunft wettbewerbsfähig zu halten – angesichts der Billig-Konkurrenz aus Osteuropa und Asien eine besondere Herausforderung.

Plattform-Strategie und Prozess-Optimierung

»Wir überarbeiten die gesamte Produktpalette hin zu flexiblen Plattform-Konzepten«, umfasst Pfaar. Unter anderem optimieren die Bosch-Fachleute Materialfluss und Maschinenpark. »Geplant ist die Integration einer neuen Roboterschweißanlage, auf der wir Boden- und Deckelschalen vollautomatisch mit dem Speichermantel verbinden«, erklärt Hans Dieter Lobeck, als Abteilungsleiter verantwortlich für die komplette Technik.

Welches Rationalisierungspotenzial allein in diesem Arbeitsgang steckt, zeigen Vergleichszahlen: Während die alte Schweißanlage pro Umrüstung auf eine andere Speichergröße bis zu acht Arbeitsstunden verlangte, lässt sich das auf der neuen Cloos-Anlage mit ihren durchdachten Handling-Systemen in knapp 20 Minuten erledigen. »Damit können wir schnell und flexibel auf Kundenaufträge eingehen und sind selbst bei kleinen Stückzahlen sehr wirtschaftlich«, so Marcus Pfaar.

Alle sechs Minuten ein Speicher

Die Entscheidung für die Cloos-Technik fiel nach einem längeren Prozess der Marktrecherche und Verhandlungen. »Kurze Rüst- und Fertigungstaktzeiten, ein zukunftsorientierter Maschinenbau, die optimale Ersatzteilversorgung und ein schneller Service standen in unserem Pflichtenheft ganz oben«, erinnert sich Hans Dieter Lobeck. »Nach der Auswahl der Anbieter fiel aus technischen wie betriebswirtschaftlichen Gründen die Entscheidung für Cloos.« Dass der Schweißtechnik-Spezialist im nahegelegenen Haiger und die Siegener Werksvertretung Lixfeld in der Region sitzen, ist ein zusätzlicher Pluspunkt. »Derzeit haben wir ein Dutzend Roboteranlagen von Cloos im Einsatz, manche schon seit gut 20 Jahren«, verweist Lobeck auf eine erfolgreiche, langjährige Geschäftsbeziehung und die zuverlässige Anlagentechnik des Haigerer Unternehmens.

Es galt eine verkettete Fertigungsanlage inklusive Fördertechnik zu realisieren, die optimal zu den vor- und nachgeschalteten Arbeitsgängen passt. Die neue Roboterschweißanlage haben die Cloos-Experten symmetrisch aufgebaut, damit Deckel und Boden gleichzeitig mit dem Blechmantel verschweißt werden können. Zwei spezielle Revolver-Positionierer mit vier unterschiedlichen Spannfuttern lassen sich im Handumdrehen auf die Speicherdurchmesser 650, 790, 800 und 900 mm umstellen. »Mit dieser cleveren Mechanik und der entsprechenden Software bietet uns die Cloos-Anlage eine enorme Flexibilität, was unsere Fertigung deutlich verbessert«, lobt Hans Dieter Lobeck.

Sind Deckel und Boden eingespannt, wird der Mantel mit der innenliegenden Heizschlange per Förderband und Shuttle vollautomatisch positionsgenau zugeführt. Die Anlage fügt dann die drei Bauteile exakt zusammen. Verschiedene Mantelhöhen können produziert werden. Während des Schweißvorgangs – Cloos hat zwei Schweißroboter des neuen Typs Qirox integriert – wird der komplette Speicher unter den Schweißbrennern um 360° gedreht. Die Schweißströme stellt Cloos über seine bewährten Impulsstromquellen der Serie Qinto bereit. Diese Systeme sind hier mit integrierter Schweißdatenüberwachung ausgestattet und sorgen somit für exakte Schweißergebnisse.

Während die beiden Roboter im Master/Slave Betrieb simultan arbeiten, legt der Bediener außerhalb des Roboterbereichs bereits wieder den nächsten Deckel und Boden in die Positionierstation ein. Damit erreicht die Cloos-Anlage reibungslose und zeitoptimierte Arbeitsabläufe. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Für einen 650 mm-Speicher braucht die Roboteranlage nur etwa sechs Minuten. In dieser Zeitspanne schweißt der Maschinenbediener beispielsweise die Flansche an.

Durch den Einsatz moderner Laser-Offline-Sensoren des Typs ICSE-LD wird die genaue Lage der Schweißfugen erkannt und ausgemessen. Bei Wandstärken bis 6 mm werden die HV-Nähte im MAG-Eindraht-Prozess sicher geschweißt. Lobeck: »Wir haben mit dieser Anlage später die Option, auch das Cloos-Tandem-Verfahren einzusetzen, was quasi zur Verdoppelung der Schweißgeschwindigkeit führen würde.« Das habe aber nur Sinn, wenn sich die vor- und nachgeschalteten Prozesse entsprechend beschleunigen ließen.

Ganze acht Monate nach Auftragsvergabe wurde die komplexe Schweißanlage bereits ausgeliefert. »Denn diese Investition war für das laufende Kalenderjahr fest budgetiert«, erklärt Marcus Pfaar. »Diese Herausforderung war nur zu meistern, weil unsere Fachleute und die Cloos-Experten eng zusammenarbeiteten. Da wurden Ideen von beiden Seiten eingebracht und in die Praxis umgesetzt.«

Anspruchsvoller Zeitplan – enge Kooperation

Während zum Jahresende die Umbauarbeiten an der Fertigungshalle noch in vollem Gange waren, wurde die Schweißanlage mit ihren Fördersystemen parallel aufgebaut. »Bereits Ende Februar waren wir produktionsbereit«, erinnert sich Hans Dieter Lobeck. Dann folgten die Schulung der Mitarbeiter, das Erstellen der Bauteilprogramme und das Einfahren der Anlage. Seit Mai 2011 läuft die Serienproduktion im Zweischichtbetrieb.

Sehr zufrieden sind die Bosch-Mitarbeiter mit der Zuverlässigkeit der Anlage: »Gefordert haben wir eine Verfügbarkeit von 94 Prozent. In der Praxis erreichen wir gute 98 Prozent«, freut sich Lobeck.

»Die nächste Roboteranlage aus Haiger haben wir schon ins Auge gefasst«, so Marcus Pfaar. Mit einer Plasma-Schneidanlage will Bosch Thermotechnik die Ausbrüche in die gewölbten Deckel und Böden einbringen. »Damit werden wir unsere Fertigungstiefe weiter ausbauen sowie Flexibilität und Qualität steigern.« Ziel sei es, das Werk in Eibelshausen zu einem Kompetenzzentrum zu machen, das vom Blech bis zum fertigen Wasserspeicher alle Fertigungsschritte im eigenen Haus hat.

Walter Lutz

Freier Fachjournalist aus Haiger

Euroblech Halle 13, Stand D25

Auf der Euroblech

Mit der neuen Qineo Pulse und dem Tandem-Schweißbrenner verknüpft Cloos die Vorteile der Schweißgerätefamilie Qineo mit der bewährten Hochleistungs-Tandemtechnik für hohe Abschmelzleistung und große Schweißgeschwindigkeit. Und mit der Qineo Tronic Pulse präsentiert Cloos die weiterentwickelte Invertertechnik. Bei geringerer Baugröße und höherem Wirkungsgrad ist das Schweißen mit Pulslichtbogen möglich. Qineo Tronic und Qineo Tronic Pulse eignen sich besonders für die Standardlichtbögen (wie Control Weld), die Pulsprozesse Vari Weld und Speed Weld sowie für die Hochleistungsprozesse Rapid Weld und Tandem Weld. Mit der Qineo Champ kann darüber hinaus der wärmereduzierte Wechselstromprozess Cold Weld AC angewendet werden.

Die neue Stromquellentechnologie erlaubt es zudem, verschiedene Prozesse innerhalb einer Schweißnaht mehrfach zu wechseln, ohne den Lichtbogen zu unterbrechen. In der Funktion Duopuls wechselt der Prozess zyklisch zwischen zwei einstellbaren Leistungsstärken. Die Funktion unterstützt den Schweißer unter anderem bei der Überbrückung größerer Spalten und hilft, die flüssige Schmelze gezielt zu steuern und eine schöne Nahtoberfläche zu erzeugen.

Die Serie der neuen Inverter-Kleingeräteserie speziell für das Schweißen auf Baustellen oder im Werkstattbetrieb umfasst neben den tragbaren MSG-Schweißgeräten Qineo Micro und Qineo Micro Pulse auch Schweißgeräte für das Elektro-Handschweißen und das WIG-Schweißen. Die tragbare Plasma-Schneidanlage Qineo Plasma Cut 30 komplettiert die Kleingeräteserie von Cloos. Die Plasma-Pulver-Lichtbogen-Schweißanlage (PPAW) Qineo TIG Tronic 350 DC wurde speziell für das Plasma-Pulver-Verbindungsschweißen entwickelt. Vorteile dieses Verfahrens: hohe Schweißnahtgüte und gute Zugängigkeit.

Der Schweißroboter Qirox QRC350 mit Doppelstation-Positionierer vollzieht den Stationswechsel durch eine horizontale Wendebewegung. Der Positionierer schwenkt und dreht das Werkstück und ermöglicht das Schweißen von leichten bis mittelschweren und komplexen Werkstücken. Ebenfalls integriert ist der Qirox-Laser-Offline-Sensor, der die programmierte Bahn vor dem Schweißen scannt und so alle Messinformationen zur tatsächlichen Nahtposition, Nahtgeometrie und zum Nahtvolumen erhält.

Auch der Siebenachser Qirox QRC350E wird gezeigt.

Erschienen in Ausgabe: 06/2012