Stützwinden in 24 Varianten

SCHWEISSANLAGEN - Seit einem Jahr läuft die robotergestützte Serienproduktion einer neuen Stützwinden-Generation bei Jost in Wolframs-Eschenbach, dem Hersteller von Fahrzeugkomponenten für den Truck- & Trailerbereich auf vollen Touren. In einer eigens dafür gebauten Fertigungshalle steht das Zentrum der neuen Produktionsanlage: Acht Schweißroboter und zwei Linearroboter von Reis Robotics schweißen und handhaben Schaftrohre für linke und rechte Stützwinden. Mit zwei redundant arbeitenden Roboter-Halbzellen, konnte durch das eingesetzte Hochleistungsschweißverfahren und Doppeldrahttechnik die Anlagenleistung gegenüber der bisherigen Fertigung entscheidend verbessert werden.

26. März 2002

Die Geschichte von Jost begann vor mehr als 50 Jahren, als das damalige Familienunternehmen mit der Produktion von Kugellenkkränzen startete. So rasant, wie sich der Nutzfahrzeugbau veränderte, so umfangreich erweiterte sich auch die Produktpalette. Aus dem ehemaligen Familienunternehmen ist mittlerweile ein weltweit operierender Konzern geworden. Jost Produkte zählen zu den meist verwendeten Komponenten im Truck & Trailerbereich. Zu diesen Produkten gehören auch Stützwinden, die an jedem LKW-Auflieger zu finden sind. Die komplette Stützvorrichtung besteht aus zwei ausfahrbaren Stützrohren, die rechts und links an der Vorderkante des LKW-Aufliegers montiert sind. Die mit einer Verbindungswelle gekoppelten Stützen werden vor dem Absatteln des Aufliegers vom Zugfahrzeug mit einen Kurbelantrieb ausgefahren und erlauben so das sichere Abstellen des Aufliegers.

Wirtschaftlich zwischen Haupt- und Nebenzeiten

Hohe Flexibilität, Prozeßsicherheit, Zuverlässigkeit und eine Anlagenverfügbarkeit von über 95 Prozent waren die Hauptforderungen von Jost an die neue Roboterschweißanlage von Reis Robotics, die im Zentrum einer kompletten Produktionslinie die Schaftrohre der neuen Stützwinden-Generation „Modul“ schweißt. Die aus zwei autonomen Halbzellen bestehende Gesamtanlage ist beeindruckend: von einer ausgeklügelten Fördertechnik mit Bauteilen & t;gefüttert& t;, arbeiten auf engem Raum zehn Roboter Hand in Hand. Jede Halbzelle verfügt über zwei hängend montierte Knickarmroboter RV16 zum Heften der Teile, einen Linearroboter RL80 für das Handling und zwei Robotern RV60 zum Fertigschweißen.

Dipl.-Ing. Florian Mertens ist Leiter der Qualitätssicherung Produktion bei Jost, er nennt die Kriterien, die für den Odernburger Roboterhersteller sprechen: „Die hohe Flexibilität und Verfügbarkeit der Anlage sowie kürzest mögliche Rüstzeiten waren für uns genauso wichtig wie die qualitativen und quantitativen Anforderungen an den eigentlichen Schweißprozess. Wir haben mit dieser Anlage ein sehr wirtschaftliches Verhältnis aus Haupt- und Nebenzeiten beim Schweißen unserer Produkte erreichen können.“

Vom Vierkant-Rohr zur Stützwinde

Der Reihe nach: Am Anfang der Fertigung steht das Absägen der im Paket gelieferten zwölf Meter langen Vierkantrohre auf die gewünschte Länge. Je nach Stützwindenvariante beträgt die Schaftlänge der äußeren Stützrohre zwischen 650 bis 900 Millimeter. Die abgelängten Spezial-Rohre durchlaufen anschließend eine Entgratungs- und Reinigungsanlage, werden danach vereinzelt und zwei parallel angeordneten Stanzstraßen für linke und rechte Schaftrohre zugeführt. Weil das rechte Stützrohr für die Aufnahme eines Zwei-Ganggetriebes mit Kurbelantrieb vorgesehen ist, unterscheiden sich die Rohre nach dem Durchlaufen der Stanzstraße durch die unterschiedliche Anzahl und Lage der Stanz-Durchbrüche. Im Anschluß erfolgt das Aufweiten des unteren Rohrendes für die spätere Aufnahme und Verschweißung von verstärkenden Blechen.

Die so vorbereiteten Schaftrohre laufen lagerichtig und wiederholgenau über zwei Stauförderbänder für linke und rechte Rohre in die Schweißanlage ein. Zur Realisierung eines unabhängigen Arbeitens der beiden Anlagenhälften und als Notstrategie bei Ausfall einer Halbzelle wurde die Fördertechnik beim Einlauf in die Anlage aufgetrennt. Das beinhaltet einen separaten Förderstrang für linke und rechte Teile in die erste und zweite Anlagenhälfte und einen eigenen zugewiesenen Arbeitsbereich für die beiden Linearroboter, welche das Handling der Schaftrohre in jeder Halbzelle übernehmen. Dieses Konzept bietet zwei Vorteile: Bei Störungen an einem der Förderbänder oder einer der Schweißzellen sind immer noch 75 Prozent der gesamten Anlagenverfügbarkeit nutzbar. Zusätzlich steht durch die erweiterte Fördertechnik ein großer Teilepuffer zur Verfügung.

Am Ende der Förderstrecke erfolgt die Teilerkennung und Freigabe für den anschließenden Schweißprozeß. Der dreiachsige Linearroboter RL80 mit Doppelgreifer nimmt das Schaftrohr auf und transportiert es zur Heftschweißstation, mit einem 180°-Drehtisch und zwei hängendend montierten Reis-Robotern RV16 ausgestattet ist.

Mit dem freien Greiferteil nimmt der RL80 ein zuvor geheftetes Rohr aus der Spannvorrichtung des Drehtisches und legt das neue Rohteil ein. Der Tisch dreht sich, so daß das eingelegte Rohr außerhalb der Schweißanlage von Hand mit einer Anschraubplatte, zwei Bandagenhälften und einem Haltewinkel bestückt werden kann. Bei der Bestückung sind außer den sechs unterschiedlichen Bauhöhen der Stützwinde auch die kundenbezogenen Montagehöhen sowie Sondertypen zu berücksichtigen. Insgesamt setzt sich die Baureihe „Modul“ aus 24 Varianten zusammen. Für jede Variante ist in der Robotersteuerung ein Schweißprogramm hinterlegt und bei Bedarf abrufbar.

Die Spannvorrichtung ist zur Aufnahme aller linken und rechten Schaftrohrvarianten konzipiert und garantiert durch eine in mehreren Einzelschritten ablaufende Spannfolge eine präzise Fixierung der Einzelteile. Dazu sagt Florian Mertens: „Durch eine ausgeklügelte Spanntechnik, die mit der Fertigungstechnik der Einzelteile abgestimmt ist, werden die Teile beim Schweißen so zueinander positioniert, daß die vorgeschriebenen Toleranzen eingehalten werden.“

Währenddessen nehmen die beiden Schweißroboter RV16 beidseitig, von links und rechts beginnend, ein zuvor komplettiertes Rohr unter ihre Brenner und heften es mit 14 Punkten im MAG-Doppeldraht-Verfahren. Durch die hängende Anordnung der Roboter ist eine optimale Ausnutzung des Arbeitsraumes und eine gute Zugänglichkeit zum Bauteil gewährleistet.

Inzwischen hat der Linearroboter das vom Drehtisch aufgenommene, geheftete Rohr in den Arbeitsbereich des jeweils zuständigen Fertigschweißroboters RV60 transportiert und dort auf einer Ablage plaziert. Dort holt es der RV60 zur Weiterbearbeitung ab.

Beide in diesem Bereich eingesetzten RV60 unterscheiden sich nicht nur durch ihre stehende Anordnung von ihren & t;Kollegen& t; an der Heftstation. Der eigentliche Unterschied ist die an der Kopfachse adaptierte Spreizzange, die bei der Teileaufnahme in das Rohrinnere der Stützwinde fährt, das Teil spannt und es unter einem stationär aufgebauten Schweißbrenner führt. Um auch hier bei einer guten Nahtqualität hohe Schweißgeschwindigkeiten zu erzielen, schweißt der Brenner die Kehl- und Schlitznähte im Doppeldraht-Verfahren. Nacheinander werden Lagerplatte, Winkel und Bandage mit dem Schaftrohr verschweißt.

Zeitaufwendiges Umorientierungen der Roboter vermeidet Jost je nach Nahtgeometrie durch eine nebeneinander- oder hintereinander laufende Drahtführung. Das Ergebnis sind sehr kurze Zykluszeiten bei geringstem Verzug der Schaftrohre. Stromquelle und Korb-, Faß- oder Großspule sind in unmittelbarer Nähe aufgestellt, so daß Draht und Schlauchpaket sehr kurz ausgelegt sind.

Nach Beendigung des Arbeitsganges legt der Roboter das Teil auf ein Förderband ab, auf dem es aus der Anlage geschleust wird. Ein Anlagenbediener kontrolliert die Schweißnähte und gibt den Transport in die Lackieranlage frei. Nach dem Lackieren schließt sich die Montage der kompletten Stützwinde an.

Die neue Fertigungsanlage bei Jost sorgt für höchste Qualität. Während der ganzen Produktionsprozesse - von der Materialanlieferung bis zur Auslieferung des kompletten Produktes - werden kontinuierlich Kontrollen und Untersuchungen vorgenommen, die eine Null-Fehler Quote gewährleisten.

Von der Planung zum Serienstart

Seit einem Jahr läuft die robotergestützte Serienproduktion der neuen Stützwinden-Generation „Modul“ in einer eigens dafür gebauten Fertigungshalle bei Jost in Wolframs-Eschenbach auf vollen Touren. Von den ersten Planungen bis zum Serienstart vergingen etwa eineinhalb Jahr.

? Zentrum der neuen Produktionslinie ist eine Roboter-Schweißanlage mit zehn Robotern. Warum fiel die Entscheidung auf Reis-Robotics als Partner?

! Bereits seit 10 Jahren haben wir Reis-Roboter in unserem Betrieb im Einsatz und in dieser Zeit sehr gute Erfahrungen machen können. Zudem haben wir auf Grund der Komplexität der neuen Anlage einen Partner gesucht, der genügend Know-how besitzt, eine derartige Anlage als komplette Einheit zu liefern und in Betrieb nehmen zu können und von dem wir wissen, daß wir uns auch in Zukunft auf eine hervorragende Betreuung verlassen können.

? Auf der Anlage werden linke und rechte Stützwinden mit einem Teilespektrum von 24 Varianten geschweißt. Welche besonderen Anforderungen haben Sie an Reis gestellt?

! Hohe Flexibilität und Verfügbarkeit der Anlage sowie kürzest mögliche Rüstzeiten waren für uns genauso wichtig wie die qualitativen und quantitativen Anforderungen an den eigentlichen Schweißprozeß. Wir haben mit dieser Anlage ein wirtschaftliches Verhältnis aus Haupt- und Nebenzeiten beim Schweißen unserer Produkte erreichen können.

? Jost konnte mit der neuen Roboter-Schweißanlage die tägliche Produktion erheblich steigern. Wie haben Sie die hohe Anlagenleistung erreicht?

! Primär liegt das am Anlagenkonzept mit dem hohen Automatisierungsgrad sowie der eingesetzten Schweißtech-nik. Durch den Einsatz der Handlingroboter entlasten wir unsere Mitarbeiter von schwerer körperlicher Arbeit, der Anteil der nicht wertschöpfenden Tätigkeiten konnte minimiert werden.

? Wie wird die hohe Schweißqualität bei den zwangsläufig vorhandenen Bauteiltoleranzen gewährleistet?

! Durch eine ausgeklügelte Spanntechnik, die mit der Fertigungstechnik der Einzelteile abgestimmt ist, werden diese beim Schweißen so zueinander positioniert, daß die vorgeschriebenen Toleranzen eingehalten werden.

Erschienen in Ausgabe: 01/2001