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Crown setzt auf FASTSUITE Edition 2 für das Offline-Programmieren von Schweißzellen

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Roboterschweißen: Mehr Effizienz für Programmierung und Vorrichtungsbau

Der Staplerhersteller Crown setzt am Standort Roding in der Oberpfalz auf den Einsatz von Roboterzellen für die Schweißfertigung. Die Ergebnisse für Produktivität und Qualität überzeugen, daher wurde in den vergangenen Jahren der Anlagenbestand wiederholt erweitert. In Folge konnte es jedoch einen Engpass bei der Programmierung zusätzlicher Varianten oder neuer Bauteile geben. Crown hat nun begonnen, das zeitaufwendige manuelle Teachen der Roboteranlagen durch eine simulationsbasierte Offline-Programmierung zu ersetzen. Sie vertrauen dabei auf die Software FASTSUITE Edition 2 und das Team der CENIT.

Crown

 

Crown gehört zu den fünf größten Gabelstapler-Herstellern der Welt. Das US-amerikanische Familienunternehmen verfügt über ein globales Produktions-, Vertriebs- und Servicenetzwerk mit 19 Fertigungsstandorten in aller Welt sowie über 500 Vertriebsstandorten in 84 Ländern.

Als kundenorientierter Innovationsführer setzt Crown regelmäßig Akzente im Bereich der Materialflusslösungen. Der Entwicklungsprozess verbindet dabei technologische Herausforderungen von vornherein mit der Arbeit am Produktdesign. Dabei steht der Mensch, also der Staplerfahrer, im Mittelpunkt der Entwicklung. Crown nennt diesen Ansatz „Human-Centered Design“, also Design für Menschen. Jeder Stapler soll die Produktivität, den Bedienerkomfort und die Sicherheit beim Kunden verbessern und so letztendlich die Gesamtbetriebskosten der Staplerflotte optimieren. Crown hat sich im Industriedesign einen Namen gemacht und wird dafür auch immer wieder ausgezeichnet (Meldung zu Design-Awards )

Für die Herstellung der Flurförderzeuge heißt das: Zusammen mit den sicherheitsrelevanten Anforderungen geht es vor allem auch darum, robuste und langlebige Produkte zu entwickeln, die den hohen Ansprüchen der Kunden nach Qualität, Ergonomie und Verlässlichkeit gerecht werden.

Die Kundenorientierung und den hohen Qualitätsmaßstab stellt Crown auch durch die hohe Fertigungstiefe sicher: bis zu 85 Prozent der Komponenten stammen aus der eigenen Produktion.

Wer das Werk in Roding besucht, erhält einen Eindruck davon, wie diese Ausrichtung gelebt wird. Der stetige Einsatz für die Exzellenz der Fertigung ist eine Teamleistung, die verbindet und auf die man zu Recht stolz ist.

Crown produziert seit 1986 Stapler in Roding. In über 30 Jahren gingen von hier immer wieder Akzente für Innovationen in der Fertigung aus. Insofern wundert es auch nicht, dass Mads Adreasen, Director of Manufacturing, die Einführung von Schweißrobotern für seinen Standort vorangetrieben hat. Heute gibt es im Maschinenpark mehrere komplexe Roboteranlagen mit bis zu 13 Achsen.

 


 

Die bekannten Vorteile des Roboterschweißens haben sich auch für Crown bestätigt: stets perfekter Neigungswinkel, gleichbleibende, optimale Schweißgeschwindigkeit und die Verwendung passender Schweißparameter. Und das alles mit absoluter Wiederholungsgenauigkeit. Durch die Automatisierung sind immer alle Voraussetzungen für eine Schweißnaht der höchsten Qualitätsstufe gegeben. Bei einzelnen Prozessschritten hat das Werk in Roding damit ein sehr hohes Produktivitätsplus erreicht.

Eine wichtige Rolle kommen Programmierung und Vorrichtungsbau zu. Jede Schweißzelle ist nur so gut wie ihre Programmierung. Und die Vorrichtung sorgt für die optimale Positionierung des Werkstücks, welche oft sehr anspruchsvoll ist.

Die massiven Stahlbauteile verfügen zum Teil über schwer zugängliche Nähte oder weisen auf kleiner Fläche viele Schweißnähte auf. Das macht das manuelle Teachen und den Vorrichtungsbau aufwendig.

Es gibt bereits viele Bauteile und Bauteil-Varianten und es kommen kontinuierlich neue Teile hinzu. Die Mitarbeiter haben also alle Hände voll zu tun, um immer im Zeitplan zu bleiben. Die Stillstandzeiten beeinträchtigen die Gesamteffizienz.

Dem Team war die Möglichkeit der Offline-Programmierung bekannt. Hier sah Florian Braun, Projektleiter im Manufacturing Engineering, eine Möglichkeit, den Einsatz der Schweißroboter zu optimieren. Er nahm die Marktrecherche in die Hand und konnte schließlich intern alle Beteiligten überzeugen, dass zwei Unternehmen zum Benchmark eingeladen werden.

Einer der Anbieter war CENIT mit der Software FASTSUITE Edition 2. Die 3D-Simulationsplattform bietet ein ausgereiftes Technologiepaket speziell für die Offline-Programmierung von Schweißprozessen.

 


 

Die Software-Features, die bei Crown gefragt waren:

  • Die CAD-Daten-basierte Schweißbahngenerierung (CAD-to-path algorithms) mit automatischen An- und Abfahrtsstrategien. Die Schweißbahngenerierung beschreibt dabei nicht nur die Bewegungsbahnen der Roboter, sondern beinhaltet auch die Steuerungsbefehle für die Schweißtechnologie. Auf diese Weise werden viele manuelle Programmierschritte vermieden und stets optimale Prozessparameter verwendet.
  • Die Parameter für die Schweißnähte und die Schweißbrennerpositionierung zum Werkstück lassen sich bei Bedarf einfach anpassen.
  • Externe Achsen und Werkstückpositionierer werden automatisch positioniert und interpoliert.

Beim Benchmark stellte Crown die Aufgabe, ein Bauteil mit der OLP-Software auf einer Kompaktanlage von Reis zu programmieren und einen Download durchzuführen. Beurteilt wurde vor allem, wie gut der Download klappt und wie nah der Roboter der Kontur folgt.

Vor dem Test gab es einige Skeptiker unter den Kollegen. Sie stellten in Frage, ob eine Software die diffizilen und optimal abgestimmten Arbeitsschritte wirklich effizient unterstützt. Es gab Bedenken, ob Offline-Programmierung die geforderte Crown-Qualität leistet und die Befürchtung, dass die Software umständlich zu handhaben ist.

 


 

Beim Praxistest vor Ort hat die Leistung von FASTSUITE überzeugt. Obwohl die Zelle bei diesem Test noch nicht kalibriert und für die Offline-Programmierung vorbereitet war, lag die Werkzeugbahn schon sehr nah an der Soll-Linie. Hier bewährte sich die enge Zusammenarbeit der FASTSUITE-Entwickler mit führenden Roboter- und Anlagenherstellern. Die Software verfügt über ein Controller-Add-on für die eingesetzte Schweißzelle [von Reis] und ermöglicht damit eine sehr genaue Simulation und Optimierung der Anlage am PC. Zudem half die Praxiserfahrung der CENIT-Mitarbeiter bei der Offline-Programmierung verschiedenster Anlagen dabei, das Roboterprogramm auf der Schweißzelle einzulesen und sicher abzufahren.

FASTSUITE konnte die einfache Bedienbarkeit unter Beweis stellen und schaffte wichtiges Vertrauen, dass die Implementierung für alle Beteiligten ein lohnendes Projekt ist. Die hohe Sachkompetenz für die Schweißfertigung, die CENIT mitbrachte, gab Crown zusätzlich Sicherheit, den richtigen Partner gefunden zu haben.

FASTSUITE Edition 2 hat den Benchmark klar für sich entschieden und den Auftrag für die Implementierung erhalten. Die ersten Schweißzellen sind seit Sommer 2017 in die Simulationsumgebung integriert.

Das Projekt für die Implementierung verläuft in drei Phasen. Zum Start konfiguriert CENIT die Software für die Anforderungen der entsprechenden Anlage (Phase 1). Es folgt die Erstellung eines digitalen Anlagemodells (Phase 2), das der realen Anlage entspricht.

Dazu baut das FASTSUITE-Team aus den 3D CAD-Daten die Schweißzelle mit dem Roboter, den Tools und allen kollisionsrelevanten Störkonturen und Anlagenkomponenten auf. Die Referenz-, TCP (Tool Center Point/Endeffektor) und Anlagennullpunkte werden eingearbeitet und der Roboter mit den Verfahrachsen und Positionierern kinematisiert.

Das Resultat ist ein digitales Startmodell, das der Programmierer am Beginn jeder OLP-Aufgabe, zusammen mit der entsprechenden Vorrichtung und dem Bauteil, in FASTSUITE Edition 2 lädt.

Phase 3 vor Ort beim Kunden startet mit der Kalibrierung der realen Anlage mit dem digitalen Anlagenmodell. Das FASTSUITE-Team vermisst die realen Referenzpunkte und TCP’s mittels Messspitze am Roboter und korrigiert die Werte entsprechend in der Software. Nach Abnahme und Übergabe der OLP-fähigen Anlage folgt die Anwenderschulung vor Ort.

Die Kalibrierung ist ein wichtiger Meilenstein bei OLP-Projekten und auch hier bewährten sich die Detailkenntnisse der CENIT-Anwendungsberater.

Im gesamten Implementierungsprojekt gab es ein hohes Engagement auf Seiten von Crown, berichtet Florian Braun. „Uns war klar, dass wir uns da einbringen müssen. Wenn du nichts machst, läuft es auch nicht“. Bei Problemen war die FASTSUITE-Mannschaft zur Stelle: „Wenn man sie gebraucht hat, waren sie da und sie sind geblieben, bis es lief.“

Mit diesem Spirit hat Crown nach eigenem Urteil sehr viel für die Effizienz beim Roboterschweißen erreicht. Statt mehrerer Tage dauert das Programmieren eines neuen Werkstücks oder einer neuen Teile-Variante nur einige Stunden. Weil die Programmierung in der Simulationsumgebung von FASTSUITE Edition 2 geschieht, also parallel zum Produktivbetrieb der Anlage, wurden die Stillstandzeiten der Anlage wesentlich verringert. Die Produktionsunterbrechung zum Einrichten und Teachen neuer Bauteile wurde auf ein Minimum reduziert. Die Schweiß-Qualität der massiven Stahlteile ist durchgehend sehr gut und entspricht dem Crown-Standard.

Das OLP-Projekt hat positive Auswirkungen bis in die Entwicklung und Konstruktion. Der Werkzeugbau kommt schneller zu der passenden Vorrichtung, weil die Anlage mit allen Kinematiken als simulierfähiges 3D-Modell vorliegt. Statt den realen Vorrichtungsprototypen immer wieder zu testen, kann die virtuelle Vorrichtung zuerst auf Zugänglichkeit geprüft werden und anschließend real gebaut werden. Neue Bauteile können während der Entwicklung für die spätere Schweißfertigung optimiert werden.

Der Erfolg des Projekts hat auch damit zu tun, dass bei Crown alle Beteiligten von Anfang an eingebunden waren. Schweißfachleute, Roboterprogrammierer, Arbeitsvorbereitung und Fertigungsplaner, Fertigungsprozess-Management sowie Werksleiter Andreasen. .

Alle stehen hinter der neuen Lösung und nutzen die Möglichkeiten der Offline-Programmierung. Das Arbeiten hat sich verändert, zum Positiven. Der Aufwand und die Investition haben sich in jeder Hinsicht gelohnt, berichtet Andreasen: „Das OLP-Projekt ist natürlich gut für unsere Zahlen. Aber wir sehen auch, dass unsere Mitarbeiter sehr zufrieden sind und das ist uns bei Crown sehr wichtig.“

In Roding entstehen heute bereits wieder neue Ideen. Mit FASTSUITE hat Crown dabei eine Software-Lösung, die mitwächst. Sie ist offen und skalierbar. Zusammen mit dem FASTSUITE-Team ist das eine ideale Begleitung für ein Unternehmen, das vorausdenkt.

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