Rohre mit hohem Glasanteil teilautomatisiert fertigen

Neue Arbeitszelle von Martin Mechanic produziert Rohre für Luft- und Raumfahrttechnik. Diese bestehen aus besonderen Hochleistungs-Kunststoffmatten.

Bei der neuen Arbeitszelle von Martin Mechanik arbeiten Mitarbeiter und Roboter Hand in Hand, um Rohre auf die dafür notwendigen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt zu fertigen.

Martin Mechanic setzt bei der Zelle auf den IP64-Standard, das heißt sie ist staubdicht und von allen Seiten gegen Spritzwasser geschützt. Die Arbeitsfläche der Arbeitszelle beträgt 25 m². Die Zelle selbst misst 2,30 m in der Höhe. Steuerungstechnik verbaut der Hersteller eine SPS-Steuerung S7 1500F von Siemens.

Die in der Arbeitszelle gefertigten Rohre bestehen aus Hochleistungs-Kunststoffmatten, die einen hohen Glasanteil aufweisen. Die Kunststoffmatten werden mit Versteifungsrippen verschweißt. Der eigentliche Fertigungsprozess dauert  zwischen zwei und vier Stunden - je nach Anzahl der Versteifungsrippen pro Rohr. Ein Mitarbeiter startet diesen mit dem Einlesen des Barcodes, in dem sämtliche Arbeitsschritte definiert sind.

Ablauf und Fertigungsparameter können je nach Auftrag individuell angepasst werden. Nach dem Scannen des Barcodes muss die Arbeitszelle mit der Typenbezeichnung MSD27438 zunächst für den Auftrag gerüstet werden.

Innerhalb der Anlagen werden die Rohre auf einem drei Meter langen Aufnahmedorn gefertigt. Dieser hat, je nach Anforderung einen Durchmesser zwischen 100 und 200 mm. Für bestmögliche Gleiteigenschaften ist der Dorn mit einer speziellen Beschichtung versehen. Auf einem Rüstwagen wird dieser dann in die Arbeitszelle geschoben, über ein flexibles Rüstsystem montiert und durch das Gegenlager fixiert.

Der Bediener kann dabei die Umlaufgeschwindigkeit des Dorns, die Geschwindigkeit der Sonotroden, den Anpressdruck, die Frequenz des Ultraschallschweißens, den Soll-Ist-Abgleich oder auch die Positionen der Aussteifungsrippen individuell einstellen.

Die Kunststoffmatten werden dann von Hand um den Dorn gewickelt und mit dem Ultraschallschweißgerät manuell fixiert. Der Mitarbeiter bestätigt diesen Arbeitsvorgang, nachdem er den Arbeitsbereich verlassen hat.

Eine Lichtschranke gibt den Arbeitsbereich jedoch erst frei, wenn auch der Rüstwagen nicht mehr im Weg steht. Für zusätzliche Sicherheit sorgen Sensoren: diese kontrollieren, ob der Durchmesser des Aufnahmedorns mit der eingestellten Variante übereinstimmt. Anschließend fährt der Dorn in seine Grundstellung und ein Roboter vom Typ Kuka 120 R2500 HA schweißt mit einer Sonotrode die Längsnaht.

Bei einer Traglast von 120 kg arbeitet der Roboter mit hoher Bahngenauigkeit. Er nutzt zudem eine integrierte siebte Servoachse, die den Dorn für die Schweißvorgänge dreht. Die Versteifungsrippen werden in den rüstbaren Aufnahmen des mobilen Arbeitstisches bereitgelegt, der sich automatisch verriegelt und während des Arbeitsvorgangs getauscht werden kann.

Auf diesem Arbeitstisch holt sich der Roboter dann nacheinander mit seinem Vakuumgreifer die Versteifungsrippen ab, um sie nach einem festgelegten Setzbild auf der Kunststoffmatte zu platzieren. Anschließend wird beides miteinander verschweißt. Je nach Art des Rohres werden bis zu 30 Versteifungsrippen verwendet.

Der Roboter bedient sich dabei vollautomatisch im sogenannten Greiferbahnhof. Dort rüstet dieser sich mit den notwendigen Roll-, Bogen- oder Punktsonotrode selbstständig nach. Denn: punktuell oder auch auf der Naht schweißen, für den Roboter alles machbar. Die Strom- und Luftzufuhr für den Schweißvorgang werden automatisch kontrolliert. Eine Lichtschranke erkennt zudem, ob die richtigen Greiferbacken im Einsatz sind.

Ein Konverter überwacht die Temperatur bei den Schweißvorgängen. Außerdem würde ein integrierter Sensor sofort erkennen, sollte kein Material auf dem Dorn aufliegen. Nach dem Schweißen muss der komplette Arbeitsgang manuell bestätigt werden. Erst dann kann der Mitarbeiter das Auflager lösen, das Rohr vom Aufnahmedorn ziehen und es mit einem Etikett inklusive Barcode versehen, das der Labeldrucker zwischenzeitlich ausgespuckt hat. 

db