Automatisiert von kleinen Losgrössen bis zu Serien

Wer bei dem Unternehmen KNOLL Maschinenbau in D-88348 Bad Saulgau mit weltweit über 1200 Mitarbeitern einen Blick in die Fertigung wirft, darf tief beeindruckt sein: Fahrerlose Transportsysteme bringen automatisiert fertige Bauteile ins Grosslagersystem; alle Arbeitsplätze sind standardisiert und prozessorientiert eingerichtet; die Laufwege zwischen den Stationen wurden optimiert; Anzeigesysteme melden, sobald an einem Arbeitsplatz weitere Teile benötigt werden. «Bereits 2006 haben wir begonnen, unsere Arbeitsplätze nach den Lean-Prinzipien einzurichten. Klassisch zuerst nach dem 5S-Prinzip: Die Schweissarbeitsplätze sind bis auf das produktspezifische Werkzeug alle identisch. Jeder Mitarbeiter kann den Arbeitsplatz wechseln und findet sich sofort zurecht. Über die Jahre kamen dann weitere Methoden wie ConWIP als Fertigungssteuerungsverfahren und Andon-Boards als visuelle Kontrolleinrichtung hinzu», erklärt Joachim Riebsamen, Abteilungsleiter Rohbau bei KNOLL.

Fachkräftemangel in der Schweissbranche
Der Hidden Champion KNOLL ist der führende Anbieter von Förderanlagen, Filteranlagen und Pumpen für die Metallbearbeitung. Sie transportieren und trennen Späne und Kühlschmierstoffe. Der Geschäftsbereich Automatisierung beschäftigt sich mit Lösungen für anspruchsvolle Montage- und Logistikaufgaben.
«Mit unseren Produkten helfen wir unseren Kunden, Ressourcen zu sparen, indem Nutzungszeiten von Werkzeugen und Kühlschmierstoffen verlängert werden», so Joachim Riebsamen. «Mit dem Bereich Automatisierung beschreiten wir die letzten Jahre ein neues Geschäftsfeld. Wir entwickeln Einrichtungen zur Automatisierung von Montage- und Logistikprozessen.»
Auch in der eigenen Fertigung sahen Joachim Riebsamen und Holger Kleck, Meister der Schweisserei bei KNOLL, noch Potenzial für die Automatisierung bestimmter Handschweissarbeitsplätze. Die Lösung sollte einfach zu programmieren und auch bei kleinen Losgrössen rentabel sein. Dabei spielte auch der Mangel an Schweissfachkräften eine gewisse Rolle. «Die Robotertechnik macht den Beruf des Schweissers deutlich attraktiver. Vor allem junge Nachwuchskräfte lassen sich damit wieder mehr für Schweissarbeiten begeistern», so Holger Kleck. Da kam der kollaborierende Schweissroboter des langjährigen Partners DEMMELER genau richtig. Die Schweisszelle COBOT WeldSpace 4.0® TABLE 24/12 ist eine vielseitige Automatisierungslösung: Egal ob Schweissen im Aluminium-Dünnblechbereich oder Schweissen im Stahlbau – sie wird einfach am gewünschten Platz aufgestellt und kann bereits nach wenigen Stunden in Betrieb genommen werden. So konnte Holger Kleck die COBOT-Anlage schnell in die bestehende Fertigungsabläufe integrieren.

Schritt für Schritt zum perfekten Schweissergebnis
Das Ergebnis sind hochwertige Schweissnähte in gleichbleibend hoher und reproduzierbarer Qualität. Neben den präzisen Brennerbewegungen ist dafür das intelligente Schweissequipment verantwortlich. DEMMELER kooperiert mit der Firma Fronius und bietet verschiedene Fronius-Schweisssysteme mit Integration in die DEMMELER WeldSpace 4.0® Software an. KNOLL entschied sich für das Schweissgerät TPS400i CMT. Die Vorteile des CMT-Schweissens, dem sogenannten kalten Schweissprozess, liegen in dem spritzfreien Schweissergebnis, der stabilen Lichtbogenregelung, der hohen Wirtschaftlichkeit, die durch die sehr hohen Schweissgeschwindigkeiten entsteht, und dem geringen Schweissverzug. In Kombination mit der benutzerfreundlichen Programmiersoftware gelingt so der erfolgreiche Einstieg in eine automatisierte Schweissproduktion. «Die Bedienung der DEMMELER COBOT WeldSpace 4.0® TABLE 24/12 ist wirklich unkompliziert. Unser Schweisser hatte vorher keine Programmierkenntnisse, konnte aber bereits nach einem Schulungstag seine ersten Schweissnähte problemlos programmieren», so Holger Kleck. Denn beim sogenannten «Teachen» wird der Brenner am Roboterarm manuell an die entsprechenden Stellen bewegt, an denen geschweisst werden soll. Per Tastendruck am Griff werden Start- und Endpunkt sowie Zwischenwegpunkte gespeichert. Dabei ist die Programmierung mithilfe der DEMMELER COBOT WeldSpace 4.0® Software leicht und intuitiv: Der Schweisser hat mit nur einem Bedienfeld vollen Zugriff auf alle relevanten Funktionen der Schweissanlage und kann Parameter in der Robotersteuerung anwählen, einstellen und abspeichern. Ohne viele Klicks lassen sich bereits in wenigen Minuten professionelle Schweissabläufe erstellen. Für die Auswahl der Schweissparameter stehen mehr als 100 von DEMMELER vordefinierte und optimierte Schweissjobs aus einer geschützten Job-Bibliothek zur Verfügung, abgestimmt auf Material, Stromquelle, Schweissprozess und Brenner. Sowohl lineare als auch runde Schweissnähte kann der Bediener so auch als Pendelnähte programmieren. Die Nahtlänge und der Nahtabstand lassen sich dabei individuell definieren. Vor dem eigentlichen Schweissen kann nun der Schweissvorgang simuliert werden. Dabei fährt der Roboterarm die programmierte Schweissnaht ab und der Bediener kann bei Bedarf den Pfad noch korrigieren.
«Das Ergebnis ist fast wie beim Laserschweissen absolut gleichmässig, nur flexibler», unterstreicht Holger Kleck. Früher wurden diese Teile, hauptsächlich Behälter, Leisten und Gestelle, von Hand geschweisst, teilweise mit Hilfskonstruktionen. Mit der COBOT WeldSpace 4.0® TABLE 24/12 sind wir fast doppelt so schnell.» Einmal programmiert schweisst er konstant ein Teil nach dem anderen in höchster Qualität.

Automatisiertes Schweissen im Pendelbetrieb
Neben dem intuitiven Programmier- und Bedienkonzept überzeugt die DEMMELER COBOT WeldSpace 4.0® TABLE 24/12 durch ihren einzigartigen Aufbau. Die Anlage ist von allen Seiten zugänglich und lässt sich auch per Kran beladen. Die Umhausung verfährt automatisch von Arbeitsraum SPACE A auf SPACE B und umgekehrt, je nachdem auf welchem Arbeitsplatz geschweisst wird. Dadurch ist das Arbeiten im Pendelbetrieb möglich. Geschützt durch herunterfahrbare Rolltore mit Aluminiumpanzer und Sichtelementen aus Schweisser-Schutzglas kann der Bediener auf der einen Seite die gleichen Werkstücke rüsten oder auf neue Schweissaufgaben umspannen, während der Roboter auf der anderen Seite schweisst. Die weitere Unterteilung des Arbeitsraums Space A in A1 und A2 mittels Trennwand schafft sogar noch einen weiteren Arbeitsplatz und ermöglicht das Arbeiten im Drei-Stationen-Betrieb. Für das Einlegen der Bauteile und das Starten der programmierten Schweissvorgänge können auch Anlernkräfte zum Einsatz kommen. Dadurch sind hochqualifizierte Schweissfachkräfte frei für anspruchsvollere Tätigkeiten. Gerade beim Handschweissen klassischer Blechbauteile kann die neue Technologie, das Schweissen mit kollaborierenden Robotern, wertvolle Fachkräfte vor ermüdenden Routine- und Wiederholtätigkeiten entlasten. Auch die körperliche Belastung der Mitarbeiter wird reduziert: Schweissen ist eine anspruchsvolle Arbeit. Schweisser sind oft gezwungen, in Zwangslage zu arbeiten, denn die Schweissnähte liegen häufig an schwer zugänglichen Stellen. Der integrierte Zwei-Achsen-Manipulator positioniert Werkstücke bis 500 kg in optimaler Wannenlage, das zeitaufwendige Umspannen von Werkstücken entfällt.

Rentabel ab Losgrösse 1
Die einfache Programmierung und die hohe Flexibilität der Anlage ermöglichen es Werkstücke in kürzester Zeit automatisiert zu schweissen. Auf diese Weise werden nicht nur Serien, sondern auch kleine Stückzahlen wirtschaftlich produziert. «Unser Tagesgeschäft ist die Losgrösse 1», weiss Joachim Riebsamen. Durch die hohe Wirtschaftlichkeit, die schnelle Inbetriebnahme und die kompakte Bauweise ist das COBOT-Schweissen wie gemacht für kleinere und mittelständische Unternehmen.
Die langjährige Partnerschaft zwischen KNOLL und DEMMELER begann bereits im Jahr 2001. «Angefangen hat alles mit der Ausstattung einiger Schweissarbeitsplätze mit den DEMMELER 3D-Schweisstischen sowie der gemeinsamen Entwicklung von Vorrichtungen. Teilweise sind diese noch heute bei uns im Einsatz», erklärt Joachim Riebsamen. Bei der Einführung des Lean-Konzepts war die Modularität des 3D-Schweisstischsystems ein grosser Vorteil. «Wir benötigen zum genauen Fixieren der Bauteile deutlich weniger Werkzeug wie Schablonen und Messlehren. Wir orientieren aus einfach am Lochraster der Schweisstische. Auch bei unseren Roboteranlagen können wir so grösstenteils auf Vorrichtungen verzichten», betont Holger Kleck. Das DEMMELER 3D-Schweisstisch- und Spannsystem lässt sich problemlos integrieren und erweitern. Durch das multifunktionale Werkzeug wird deutlich weniger Equipment benötigt, um Werkstücke aufzuspannen. Das spart nicht nur Investitionskosten, sondern auch Kapazität bei der Lagerung.
Weitere Projekte mit dem Familienunternehmen sind schon in Planung. «Als nächstes werden wir die Varianten COBOT WeldSpace 4.0® HOUSE 40/20 und RAIL 40/x mit unseren grösseren Bauteilen testen», freut sich Joachim Riebsamen. Die Weiterentwicklungen der COBOT WeldSpace 4.0® ermöglichen hochproduktives Schweissen mit bis zu zwei Robotern gleichzeitig. Der Arbeitsbereich der HOUSE 40/20 hat eine Grösse von 4000x2000x2000 mm, die RAIL 40/X ist sogar in der Länge beliebig erweiterbar, denn sowohl die Umhausung als auch die Bauteile lassen sich auf dem DEMMELER Fundamentschienensystem beliebig verfahren.

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