Roboterschweißzelle beschleunigt Kleinserienfertigung
Die Grundidee besteht darin, die beiden Programme (das die Roboterbewegungen und das den Schweißprozess steuernde Programm) in einer Schnittstelle für das Bedienpersonal zusammenzufassen, wobei die Kommunikation zwischen beiden im Hintergrund abläuft und jedes Programm gleichzeitig gestartet werden kann.
Laurent Marquis, Koordinator des Projekts FIT4Weld
Konventionelle Roboterschweißsysteme sind für die Wiederholung ein und desselben Auftrags in großem Maßstab ausgelegt und es gibt oft Probleme, wenn sich die Vorgaben ändern. Bei jedem neuen Auftrag für ein anders geschweißtes Teil müssen die technischen Fachkräfte die die Metallteile während des Schweißens haltenden Vorrichtungen manuell umbauen und neu kalibrieren, was längere Maschinenstillstandszeiten und höhere Kosten zur Folge hat. Das Team des von der EU im Rahmen von Horizont Europa(öffnet in neuem Fenster), IFD(öffnet in neuem Fenster) und LMT(öffnet in neuem Fenster) finanzierten Projekts FIT4Weld(öffnet in neuem Fenster) nahm sich dieses Problems an und entwickelte eine robotergestützte Schweißzelle, die eher auf Flexibilität als auf Massenproduktion ausgelegt ist. Das System gestattet den Herstellern durch die Kombination einer intuitiven Softwareplattform, eines handelsüblichen Roboters und selbstjustierenden Vorrichtungen, die auf Hexapoden (sechsbeinigen mechanischen Plattformen) montiert sind, eine wesentlich schnellere Neukonfiguration der Produktion als bisher.
Wie selbstjustierende Vorrichtungen in der Werkhalle Zeit einsparen
Bei den üblichen Aufbauten müssen bei jedem Auftrag die Vorrichtungen ausgetauscht und neu zum Roboter passend eingerichtet werden. Diese Verfahrensweise verursacht stundenlange Ausfallzeiten und zwingt die Arbeitskräfte zum Handhaben schwerer Vorrichtungen. Die Innovation von FIT4Weld besteht darin, dass sich die Vorrichtungen nun selbst neu konfigurieren. Die Bedienpersonen wählen einfach die nächste vorprogrammierte Einstellung aus, und der Roboter bringt die Hexapoden in Position, bevor das Schweißen fortgesetzt wird. Projektkoordinator Laurent Marquis erklärt dazu: „Die Idee lautet, dass die Vorrichtung nicht zwischen den Aufträgen gewechselt werden muss, wie es traditionell geschieht, sondern dass sie selbstnachstellend funktioniert. Mit selbstjustierend meinen wir, dass wir den Roboter nutzen, um die Vorrichtung neu zu positionieren.“ Sobald die Positionierung erledigt ist, nimmt der Roboter die Schweißzange auf und setzt den Prozess ohne Unterbrechung an den neuen Teilen fort. Mit diesem Ansatz entfällt die Notwendigkeit, Dutzende real vorhandene Vorrichtungen zu lagern, was den mit dem Transport oder der Neujustierung verbundenen Maschinenunterhaltungsaufwand reduziert. Resultat dessen sind reibungslosere Abläufe und deutlich weniger Stillstandzeiten zwischen den Produktionsläufen.
Zugängliche Automatisierung dank einheitlicher Steuerungsschnittstelle
Eines der Ziele von FIT4Weld lautete, die Programmierung derart zu vereinfachen, dass auch Nichtfachleute das System bedienen können. Traditionelles Roboterschweißen erfordert zwei getrennte Programme: eines für die Bewegungen des Roboters und ein weiteres für die Schweißparameter. Bei FIT4Weld agieren beide Programme im Hintergrund, das Bedienpersonal kann aber beide von einer Schnittstelle aus starten und gleichzeitig die Vorrichtung für die nächste Einrichtung justieren, ohne das Roboterprogramm eingeben zu müssen. Marquis merkt dazu an: „Die Grundidee besteht darin, die beiden Programme in einer Schnittstelle für das Bedienpersonal zusammenzufassen, wobei die Integration der beiden Programme im Hintergrund abläuft und jedes Programm gleichzeitig gestartet werden kann.“ Bedienende Personen können die nächste Konfiguration im Voraus vorbereiten, während der Roboter seine aktuelle Aufgabe erledigt, sodass keine speziellen Programmierkenntnisse erforderlich sind. Dadurch wird das System für kleinere Unternehmen ohne eigene Automatisierungsabteilung leichter zugänglich.
Erprobt, validiert und bereit zur Einführung
Die FIT4Weld-Zelle wurde bei einem Unternehmen der industriellen Möbelfertigung installiert und getestet, wo sie sich bei Teilen unterschiedlicher Größe als zuverlässig erwies. Das Bedienpersonal wusste die kürzeren Rüstzeiten und die geringere körperliche Belastung zu schätzen. Marquis berichtet: „Die Bedienenden sind mit dem Prozess zufrieden, da sie nun problemlos zwischen Teilen wechseln können, ohne die Vorrichtung mechanisch umstellen zu müssen.“ Neben der Installation bei der Industriemöbelfirma demonstrierte das Team das System auch mehreren Unternehmen der Metallindustrie, von denen eines die Technologie nun bereits einsetzt. Die Partner planen nun, die Anwendung auf andere Prozesse wie Laserschneiden, Punktschweißen und Montage auszuweiten, um vorzuführen, wie flexible Automatisierung die Fertigung über das Schweißen hinaus revolutionieren kann und um auf dem Marktinteresse aufzubauen, das bereits von Metall herstellenden Betrieben mit schnelleren Umstellungsanforderungen signalisiert wurde. Das Gemeinschaftsunternehmen besteht aus Flex Hex ApS, der Syddansk Universitet (SDU) und LT Technologies UAB und wird von der EU über Horizont Europa, den Danish Innovation Fund (IFD) und den Forschungsrat Litauen (LMT) kofinanziert.