ABB-Roboter sorgt für präzises Laserschweißen bei der Produktion von Chemiebehältern

Ein hochflexibler ABB-Roboter hilft einem großen britischen Chemieunternehmen bei der Herstellung präziser Laserschweißnähte an chemischen Produktionsanlagen.

Die von Cyan Tec Systems entwickelte Lösung basiert auf einem ABB IRB 6700-Industrieroboter mit einem Laserschweißgerät, um hochpräzise Schweißnähte an Produktionsbehältern für die Chlorherstellung herzustellen.

Der Endverbraucher wollte die logistischen Herausforderungen lösen, indem er das Schweißen des Produkts von einem europäischen Subunternehmer ins eigene Haus übernehmen ließ. Die Verlagerung der Produktion würde nicht nur eine bessere Kontrolle über den Prozess ermöglichen, sondern auch die Lieferung von Rohstoffen an den Subunternehmer und den Rückversand des fertigen Produkts überflüssig machen.

Das Laserschweißen bietet die hohe Genauigkeit, die für die Herstellung dieser Art von Prozessbehältern erforderlich ist. Es sorgt für eine bessere Schweißqualität, stellt sicher, dass die Schweißnaht eine hohe Integrität behält und verhindert Verformungen, die durch die höhere Wärmeverteilung anderer Methoden entstehen können. Es bietet auch einen schnelleren Durchsatz.

Da beim Laserschweißen die Gefahr einer Augenverletzung für menschliche Arbeiter besteht, war eine vollständig geschlossene automatisierte Lösung erforderlich.

Cyan Tec Systems wurde mit der Entwicklung der Lösung beauftragt. Das Unternehmen, ein ABB Value Provider, verfügt über umfassende Erfahrung in der Entwicklung und dem Bau von Roboterautomatisierungslösungen für Unternehmen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil und Nuklearindustrie.

Das System erforderte eine Maschine, die die unmittelbar erforderliche Aufgabe erfüllen konnte, aber auch flexibel genug war, um künftig verschiedene Schweißaufgaben zu bewältigen. Aus diesem Grund entschied sich Cyan Tec für eine Roboterlösung anstelle einer Portalbauweise. Obwohl ein Portal den unmittelbaren Anforderungen der Aufgaben entsprochen hätte, würde es nicht die vom Kunden geforderte längerfristige Zukunftssicherheit bieten.

Da der Kunde bereits einen ABB-Roboter in seiner Werkstatt hatte, suchte Cyan Tec nach ABB-Robotern, die die Anforderungen erfüllen konnten. Dies würde sicherstellen, dass die Ingenieure des Kunden grundlegende Programmieraufgaben durchführen können, ohne eine neue Sprache erlernen zu müssen.

ABB könnte einen vielseitigen sechsachsigen Roboter liefern, aber auch eine Schiene bereitstellen, auf der der Roboter laufen könnte. Durch die Anbindung des Roboters an ein ABB IRBT-Bewegungssystem erhielt er effektiv eine siebte Achse, die es ihm ermöglichte, über die gesamte Länge des Bauteils zu fahren, um eine präzise Schweißnaht zu erzeugen. Die für den IRB 6700 geeignete Version ermöglicht eine Verfahrlänge von bis zu 19,7 Metern in Ein-Meter-Schritten. Mit einem einfachen, robusten und kompakten Design bietet die Schienenlösung die beste Pfadgenauigkeit ihrer Klasse und eine Position-zu-Position-Zeit von weniger als 3,4 Sekunden bei einer Länge von vier Metern.

Mit einer Reichweite von über drei Metern und laufend auf der Schiene kann der ABB IRB 6700-Roboter präzise entlang der zwei Meter langen Länge des Bauteils schweißen. Der Roboter verfügt über eine höhere Nutzlast als für die Anwendung erforderlich, bietet aber auch die Flexibilität, einen schwereren Schweißkopf oder andere Effektoren zu transportieren, falls sich die Anforderungen in Zukunft ändern sollten.

Die Lösung umfasste außerdem ein Bildverarbeitungssystem am Laserkopf, das es ihm ermöglicht, fehlerhaft ausgerichtete Komponentenelemente auszugleichen.

Cyan Tec nutzte die Simulationssoftware RobotStudio von ABB, um den Aufbau und Betrieb der Lösung zu testen. Die Simulation der Anwendung, komplett mit einer grafischen Animation des Roboterbetriebs und seiner Interaktion mit den anderen Lösungselementen, gab dem Kunden die Gewissheit, dass Cyan Tec den richtigen Roboter mit der richtigen Reichweite ausgewählt hatte. Es wurde außerdem bewiesen, dass es weder andere Objekte berühren noch mit Hilfsmaschinen kollidieren würde.

RobotStudio eliminiert außerdem einen Großteil des Risikos, das mit der Entwicklung der Anwendung verbunden ist, da es die Notwendigkeit vermeidet, das Projekt neu zu gestalten, wenn während der Inbetriebnahmephase Probleme entdeckt werden.

Da ein Laser der Klasse 1 verwendet wurde, der potenziell zu Sehschäden führen könnte, wenn Benutzer keinen geeigneten Augenschutz tragen, musste der Roboter in einem lasergeschützten Gehäuse untergebracht werden. Cyan Tec hat ein System entwickelt, das es dem Kunden ermöglicht, eine Komponente zum Schweißen zu laden und gleichzeitig eine fertige Komponente zu entladen, was die Produktionsgeschwindigkeit beschleunigt.

Das Gehäuse enthält zwei Sätze Schweißvorrichtungen, einen zum Zusammenschweißen zweier flacher Bleche zu einem. Anschließend wird es entladen, zur Formung in Komponenten zu einem Pressbereich geschickt und anschließend wieder in das Gehäuse des anderen Vorrichtungssatzes geladen, wo es schließlich zum vollständigen Produkt verschweißt wird. Dieser letzte Schweißschritt dauert für ein fertiges Produkt etwa zwei Minuten.

Neben dem Roboter, der Schiene und dem Gehäuse integrierte Cyan Tec auch die Laserquelle und Zusatzkomponenten wie Werkzeuge, Laserkühler, Rauchabsaugsystem und Hilfsgassteuerung.

Richard Copson, Vertriebsleiter bei Cyan Tec, sagt: „In den letzten sechs bis sieben Jahren haben wir viele Laseranwendungen zum Schweißen und Schneiden durchgeführt. Viele davon haben ABB-Roboter eingesetzt und wir haben einen Erfahrungsschatz aufgebaut.“ Fachwissen, daher war die Vertrautheit mit der Lösung ein wichtiger Einflussfaktor bei der Auswahl eines Roboters für den Kunden.

„Die Erfahrung, die wir mit ABB-Robotern haben, bedeutet, dass wir nicht immer ihre Hilfe benötigen, um eine Lösung zu entwerfen und zu entwickeln, aber sie sind immer zur Stelle, wenn wir andere Funktionen nutzen oder Dinge tun müssen, die wir vorher noch nicht getan haben. Als ABB.“ Als Value Provider ist es gut zu wissen, dass der Support immer verfügbar ist, wenn wir ihn brauchen.“

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