Roboter von igm schweißen Kippermulden von Bell Equipment

Die igm Schweißexperten wissen genau, worauf es bei ihren Kunden ankommt – so etwa auch bei Bell Equipment. Die Baumaschinenhersteller müssen bei der Herstellung ihrer Kipper genauestens arbeiten.

Die Bell Equipment (Deutschland) GmbH wurde im Jahr 2000 als dritte eigene europäische Niederlassung des südafrikanischen Baumaschinenherstellers Bell Equipment gegründet. Seit Oktober 2003 produziert Bell Equipment im thüringischen Eisenach. Das Bell-Muldenkipperwerk wurde auf knapp 10 ha Gesamtareal komplett neu errichtet und ist mit rund 16.000 m² Produktionsfläche auf die flexible Fertigung aller aktuellen Fahrzeuggrößen ausgerichtet.
Die Bell-eigenen Chassis- und Fahrwerkstechnologien (Rahmen, Achsen, Differenziale, Ölbadbremsen etc.) werden dabei als fahrzeugspezifische Container-Kits aus dem südafrikanischen Bell-Stammwerk Richards Bay bezogen. Mit Phase 3 der Erweiterung des Muldenkipperwerks Eisenach-Kindel begann 2018 der Aufbau der europäischen Muldenfertigung, wofür die igm Schweißroboteranlagen eingesetzt werden.

Kippermulden bis 60t.

Bei den Bauteilen handelt es sich um die Mulden der knickgelenkten Kipper mit einem Ladevolumen von 18 t bis 46 t und in Zukunft bis zu 60 t. Die Fertigung erfolgt in zwei Schritten: zuerst werden in der kleineren Roboterzelle die Unterbaugruppen (Rück- und Stirnwände) gefertigt, anschließend – nach dem händischen Heften – erfolgt die Fertigschweißung der kompletten Mulde in der großen Roboterstation.

Bei der Erweiterung des Werks Eisenach wurde schon von Anfang an auf Automatisierung gesetzt. Zentraler Aspekt dieses Konzeptes ist die voll-mechanisierte schweißtechnische Herstellung der Mulden in zwei Stufen: Zunächst werden in der kleineren Roboterzelle die Rück- und Stirnwände gefertigt. Diese Zelle besteht aus einer zentral angeordneten Dreh-Hubsäule mit einem 7-Achsroboter RTE 499 auf einem 3,5 m langem Ausleger. Der nominale Arbeitsbereich von 5,2 m im Durchmesser und 4,5 m in der Höhe erlaubt das Schweißen aller Nähte (Kehlnähte) der Wände in Wannenlage. Dazu werden die Werkstücke von einem L-Manipulator aufgenommen und entsprechend positioniert.

Für den zweiten automatischen Bearbeitungsschritt werden die nun gehefteten Mulden mittels Kran in die Stationen der großen Roboteranlage eingelegt. Hier verfährt der 6-Achsroboter auf einem 21 m langen Schlitten, der ein Quer- und Höhenfahrwerk aufnimmt.

Die limitierte Hallenhöhe von 7 m erforderte die teleskopische Ausführung des Höhenschlittens. Trotz eines Verfahrwegs von 2 m und einer Drehmittelhöhe der Drehvorrichtungen von 2,3 m können alle Mulden frei durchdrehen und der Roboter RTE 496 erreicht alle Nähte der Mulde in PA-Position. Die Drehvorrichtung ist vollständig in die Robotersteuerung integriert und kann mit 10 t belastet werden. Der Rollenbock ist auf einer motorisch betriebenen Fahrbahn aufgebaut und kann programmgesteuert auf unterschiedlichen Positionen für die jeweiligen Größen der Kippermulden gefahren werden. Der Abstand zur Planscheibe der Drehvorrichtung beträgt zwischen 5.500 mm und 7.500 mm. Die Aufnahmevorrichtung wurde in Zusammenarbeit von Bell und igm entwickelt.

Eine Kamera für den Roboter.

Die unvermeidlichen Toleranzen beim Zusammenbau der Muldenelemente stellen eine Herausforderung für einen Schweißroboter dar. Um die geforderte Schweißqualität sicherstellen zu können, wurde der Roboter mit einer Laserkamera iCAM ausgerüstet. Diese erkennt die exakte Position der Nahtfuge und führt den Roboter an die Anfangsstelle. Während des Schweißens wird zusätzlich zur Lage auch die Fugengeometrie ständig vermessen und die Schweißparameter (Geschwindigkeit, Drahtvorschub, Pendelbreite etc.) adaptiv geregelt. Für kurze Nähte oder dort, wo die Standardsensorik (Gasdüsensuchen und Lichtbogennahtsuchen) ausreichend ist, kann die Kamera programmgesteuert abgelegt werden.

Programmierung über Kontinente hinweg.

Die Aufgabenteilung, wie sie in einem internationalen Großkonzern üblich ist, wird auch hier bei Bell aktiv betrieben. Im Stammwerk in Südafrika ist das nötige Wissen und die Erfahrung in der Schweißfertigung vorhanden, da dort schon seit den 80er Jahren erfolgreich Muldenkipper produziert werden. Daher ist geplant, dass die Programmierung der Roboter im Stammwerk erfolgt, die Daten nach Deutschland überspielt und in die Steuerung geladen werden. Dafür wurden Techniker aus Südafrika gemeinsam mit ihren deutschen Kollegen in der Teach-in und Offlineprogrammierung geschult. Eine Offline-Programmierstation wurde bereits in Südafrika installiert.

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