Automatisches Bolzenschweissen auf Türen von Verteilkabinen
Im Auftrag der F. Borner AG hat das Automationsunternehmen Bachmann Engineering AG eine Anlage für das automatische Bolzenschweissen auf Aluminiumtüren von Verteilkabinen entwickelt. Dabei kommt ein Roboter des Typs UR10e von Universal Robots zur Anwendung. Dank einfacher Programmierung können auch Einzelstücke wirtschaftlich produziert werden.
Die in Reiden (LU) ansässige F. Borner AG ist die schweizweit führende Anbieterin von Infrastrukturlösungen in der elektrischen Energieverteilung. Ein wichtiges Standbein des Geschäfts ist die Produktion von Verteilkabinen aus Beton, die in den verschiedensten Ausführungen erhältlich sind. Die Türen dieser Kabinen bestehen aus massivem Qualitätsaluminium, das dank Eloxierung UV-beständig und farbecht ist.
Ziel: Hohe Durchlaufzeit senken
Bis vor Kurzem war der Produktionsprozess der Türen wie folgt: In einem ersten Schritt bezog F. Borner AG uneloxierte Türelemente. Die Bolzen für die Scharniere und die Schliesstechnik wurden dann in Handarbeit auf die Aluminiumtüren geschweisst. In einem weiteren Schritt wurden die Türen zwecks Eloxierung zu einem externen Dienstleister transportiert. Von dort gingen sie zurück zu F. Borner AG, um schliesslich an den Kunden geliefert zu werden.«Die Durchlaufzeit der Türen war – vor allem wegen des Transports zum Eloxierwerk – zu hoch, was die Lieferzeit merklich erhöhte und die Produktionskosten verteuerte», sagt Markus Wiler, Leiter Produktion und Mitglied der Geschäftsleitung. «Ich suchte deshalb nach Möglichkeiten, um die Durchlaufzeit zu senken.»
Nutzung der vorliegenden CAD-Daten
Schon bald war für Wiler klar, dass die Lösung im Einkauf von bereits eloxierten Türelementen bestand. Dabei liess er es aber nicht bewenden. «Mein Ziel war, die vorliegenden CAD-Daten zu nutzen. Damit stand eine automatische Bolzenschweisslösung im Vordergrund.» Obwohl einige Fachleute davon abrieten, blieb Wiler hartnäckig. Da er die Bachmann Engineering AG bereits kannte, nahm er mit dem Automationsunternehmen aus Zofingen (AG) Kontakt auf. «Bachmann Engineering überzeugte mich von der Machbarkeit meines Vorhabens, indem sie mir innert kurzer Zeit einen Prototypen präsentierte.»
Neuer Prozess mit massiv tieferer Durchlaufzeit
Der neu definierte und automatisierte Produktionsprozess ist nicht nur effizienter, sondern führte vor allem auch zu einer massiv tieferen Durchlaufzeit: In einem ersten Schritt positioniert der Operateur das eloxierte Türelement auf dem Tisch der Schweissanlage, wo es automatisch fixiert wird. Um das Bolzenschweissen zu ermöglichen, fräst der Roboter bei gleichzeitigem Absaugen des Abfallprodukts die Stellen an, wo die Bolzen fixiert werden sollen. Der Roboter schweisst dann die Bolzen, die automatisch durch eine Pistole eingeschossen werden, worauf der Operateur die Fixierung löst und das Türelement entnimmt. Zum Einsatz kommt ein Roboter des Typs UR10e von Universal Robots mit einer Reichweite von 1300 mm und einer Nutzlast von 12.5 kg. Dank einfacher Programmierung auf Basis der vorliegenden CAD-Daten können auch Einzelstücke wirtschaftlich produziert werden.
Herausforderung Kabelführung
«Eine besondere Herausforderung bei diesem Projekt war, die Führung der vielen verschiedenen Kabel so zu konzipieren, dass der automatische Werkzeugwechsel und die Arbeitsprozesse reibungslos funktionieren», sagt Jonathan Nadler, der bei der Bachmann Engineering AG für die Konstruktion verantwortlich war. Eine Rolle spielte dabei auch, dass der Werkzeugbahnhof bereits so ausgerüstet sein sollte, dass der Roboter bei Bedarf zum Aufspritzen einer Kontaktflüssigkeit zur Unterstützung des Schweissprozesses sowie mit einer zweiten Schweisspistole eingesetzt werden kann, was die Komplexität und die Anzahl der Kabel deutlich erhöhte.
«Ich bin hell begeistert»
Und wie zufrieden ist BORNER mit der Anlage? Wiler: «Ich bin hell begeistert vom Resultat. Auch die Zusammenarbeit mit Bachmann Engineering war sehr gut.» Die Vorteile der neuen Anlage sind eine Effizienzsteigerung dank Schnittstelle zu den vorliegenden CAD-Daten sowie eine konstant hohe Qualität des Bolzenschweissens. Zur Zufriedenheit trägt auch bei, dass sich der Operateur während des automatisierten Schweissprozesses um andere Arbeiten kümmern kann. Wiler: «Die Arbeitsstelle des Schweissers wurde nicht wegrationalisiert. Im Gegenteil: Dank Prozessumstellung und Automatisierung ist seine Arbeit nun vielseitiger und interessanter.»
