NUM verhilft der Richter Maschinenfabrik zum Patent einer 6-Achsen-CNC gesteuerten Unterpulverschweissanlage mit anwenderfreundlicher Joystick Bedienung

Die CNC gesteuerte Konturen - Unterpulverschweissanlage mit 6 interpolierenden Achsen zeichnet sich durch die High-End Flexium CNC Steuerung von NUM aus. Die Bedienung, welche durch einen Joystick erfolgt, ist sehr einfach und schnell erlernbar. Es werden einige wenige Teach–Punkte angefahren, um so komplexe Schweisskonturen direkt am Bauteil anzulernen. Durch einfachen Tastendruck kann der Bediener die Schweissbahn beliebig versetzen, wodurch das CNC automatisierte Mehrlagenschweissen auch bei komplexen, kurvenförmigen Schweisskonturen erst möglich wird.

Das Unterpulverschweissverfahren an sich ist nichts Neues, sondern eine bewährte Schweisstechnik in der Grossteileproduktion um qualitativ hochwertige Schweissnähte zu erzielen. Was die von Richter in Zusammenarbeit mit NUM entwickelte Anlage jedoch speziell macht, ist die Komposition verschiedener auf dem Markt erhältlichen Maschinenteile, die mittels einer CNC-Steuerung und einer eigens dafür entwickelten Applikation perfekt zusammen spielen. Dadurch wird eine hohe, gleichbleibende Qualität von Schweissnähten erreicht, welche sich von herkömmlichen Techniken weit abhebt.

Es wurde ein Schweisskopf einer Unterpulverschweissanlage, mit Draht und Pulverzuführung gemeinsam horizontal auf einen ausfahrbaren Ausleger montiert, welcher in alle Richtungen schwenkbar und vertikal verstellbar ist. Somit kann der Schweisskopf an jeder beliebigen Stelle über dem Schweisstisch positioniert werden. An diesem Ausleger ebenfalls befestigt ist der Steuerstand der Anlage, dieser besteht aus einem FS152 Monitor mit Funktionstasten, einem Sitz und einem Joystick. Mittels dieses Joysticks werden alle Befehle und Einstellungen der Anlage vom Einrichten bis hin zur Arbeitsausführung vorgenommen. Dies bietet im Produktionsablauf nicht nur Flexibilität sondern auch enorme Vorteile. Einerseits kann der Schweisser mit Handschuhen die Maschine bedienen und andererseits ist die komplexe Steuerung der Maschine bedienungstechnisch derart vereinfacht, dass ein neuer Schweisser innerhalb weniger Stunden in der Lage ist sie zu bedienen und somit selbständig arbeiten kann. Die einfache Bedienung und die damit verbundene Steuerung wurden von Technikern der Firma Richter und NUM vor Ort mit diversen Praxistests minutiös entwickelt und zur Perfektion getrieben. Die Befehle welche mit dem Joystick gegeben werden, werden mit der Flexium CNC-Steuerung mittels 6 Achsen in die Bewegung umgesetzt.

Das zu bearbeitende Werkstück wird auf einem grossen 60 Tonnen Drehkipptisch, welcher sich unterhalb des Auslegers befindet, aufgelegt. Wie der Name schon sagt, kann sich der Tisch endlos drehen, zusätzlich jedoch lässt er sich noch bis 45° Grad neigen, wodurch auch ein Schweissen von nicht horizontal liegenden Schweissnähten möglich ist. Ein weiterer Vorteil des schwenkbaren Auslegers ist, dass dieser komplett zur Seite gedreht werden kann. Dies erlaubt es Grossteile zu verschweissen, welche die Dimensionen des Drehtisches überschreiten.

Bisher wurden mit Unterpulverschweissanlagen üblicherweise V- oder X-förmige Schweissnähte, welche ausschliesslich gerade verlaufen, ausgeführt. Konturenverläufe der Schweissnähte mussten bis heute stets von Hand mit anderen Schweissverfahren (MAG) ausgeführt werden, was einen deutlich erhöhten Zeit- und Arbeitsaufwand, nicht zuletzt auch verbunden mit Qualitätsschwankungen (Lunkerbildung) bedeutete. Mit dieser neuen Unterpulverschweissanlage können nun ebenfalls Konturenschweissnähte maschinell ausgeführt werden. Dies bedeutet grosse Zeitersparnisse und hohe gleichbleibende Qualität. „Insgesamt kann mit der hier entwickelten Unterpulverschweissanlage eine Leistungssteigerung in der Produktion von 25-30% als durchaus realistisch erachtet werden“ führt Herr Kunig der Richter AG aus.

Fast täglich findet die Arbeitsvorbereitung und Schweissaufsicht der Richter AG, neue Anwendungsfelder für die Anlage, an welche früher nicht zu denken war. „Die Leistungs- und Qualitätssteigerung ist durchaus als ein Quantensprung zu sehen“ bestätigt Herr Kunig, Leiter der Elektroabteilung der Richter AG und Entwickler dieser Anlage.

Die komplexe Steuerung der Anlage übernimmt eine Flexium 68 CNC Einheit von NUM, doch davon merkt der Anwender nichts. Das im System mitgelieferte Standard NUM HMI zur Bedienung der Anlage wurde durch eine eigens für diese Maschine entwickelte Applikation sehr stark vereinfacht und auf das Bedienen mit einem einzigen Joystick reduziert. Mit diesem Joystick kann der Schweisser vorab beim Anlernen die zu erstellende Schweissnaht abfahren und gleichzeitig die Teachpunkte einlesen. 

Zu einem späteren Zeitpunkt ist geplant, dass die Brennschneideanlage, über welche wir in der letzten NUMinfo Ausgabe ausführlich berichteten, die besagten Teachpunkte digital an die Unterpulverschweissanlage übermittelt und somit das manuelle Einlesen durch den Schweisser gänzlich entfällt. Dies würde eine zusätzlich Zeiteinsparung bedeuten. Wie auf dem Monitor zu sehen ist, sind die Menüpunkte so angeordnet, dass diese mit dem Joystick angewählt werden können. Die Anordnung der unteren Felder und Farben auf dem Monitor entspricht der Anordnung der Knöpfe auf dem Joystick, wodurch der Anwender auch auf andere Menüebenen absteigen oder zwischen einzelnen Menüpunkten hin und her wechseln kann.

Im Hintergrund regelt die CNC Steuerung nicht nur die Position des Schweisskopfes welcher die Schweissnaht erstellt, sondern in einem zweiten CNC Kanal den Drahtvorschub und die Drehbewegungen der Pulverbeschickungseinheit, so dass sie dem Schweissnahtverlauf immer vorauseilt. Mit der erreichbaren Präzision lassen sich auch Teile verschiedener Materialien wie dicke Stahlbleche und schwere Gussteile perfekt und ohne Fehler verschweissen. Solche Grossbauteile aus verschiedenen Materialien werden für riesige Baggerausleger im Bergbau / Mining Bereich benötigt.

Mit dieser neuartigen Unterpulverschweissanlage ist der Richter Maschinenfabrik AG in enger Zusammenarbeit mit NUM ein grosser Sprung in Richtung besserer Qualität von Schweissnähten, schnelleres und Zeit sparendes Schweissen und erhebliches Senken der Produktionskosten im UP-Schweissen gelungen. Einmal mehr zeigt sich, wenn zwei Unternehmen ihr Know-How zusammenlegen um was Neues zu schaffen, es möglich ist bisheriges mit Erfolg zu übertreffen.