Zelle zur automatischen Bearbeitung von Rohren

Aufgabe

In der Hochspannungstechnik werden geschweisste Aluminiumrohre für gasisolierte Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt. In druckfesten Rohrsystemen werden unter dem Schutzgas SF6 (Schwefelhexafluorid) hohe Ströme geschaltet.
Um die Gefahr von elektrischen Durchschlägen zu bannen, sind die gasführenden Rohre mit sanften Übergängen auszugestalten. Ein solches Rohr besteht aus einem zylindrischen Mittelteil mit beidseitig angeschweissten Flanschen aus Aluminiumguss. Um den Anforderungen gerecht zu werden müssen daher die Schweissnähte zwischen Mittelteil und Flanschen egalisiert werden.
Die Werkstücke weisen Durchmesser zwischen 200 und 500mm sowie Längen bis 7000mm auf.

Lösung

Das Egalisieren erfolgt in zwei Schritten. Zuerst wird der Grossteil der Schweissraupe mit einem Fräswerkzeug entfernt. Danach erfolgt das Finish mit einem Fächerschleifer.
Das Werkstück wird während dem Bearbeitungsprozess auf einer Aufspannstation festgehalten, welche über zwei unabhängige Aufnahmen verfügt, so dass ein Teil bearbeitet werden kann, während ein Fertiges entnommen und ein Neues zugeführt wird. Die Aufspannstation besteht aus einem massiven Längsträger mit den Aufnahmen zu beiden Seiten. Pro Aufnahme sind jeweils zwei prismatische Auflagen vorhanden, wovon die eine fest und die andere in Rohrlängsrichtung verfahrbar ist, um unterschliedliche Werkstückdimensionen abdecken zu können. Gemeinsam können die beiden prismatischen Auflagen in vertikaler Richtung verfahren werden. Dies um die auf Transportwagen zugeführten Rohre aus ebendiesen auszuheben und um die eigentliche Spannung durchzuführen.
Da die Werkstücke bei der Bearbeitung fest eingespannt sind, müssen die oben erwähnten Werkzeuge auf den kreisrunden Schweissnähten von einem roboFlex geführt werden. Dieser ist zentrisch über der Aufspannstation angeordnet, mit der Linearachse parallel zu den gespannten Rohren. Somit können unterschiedliche Längenpositionen angefahren werden und die gleichen Arbeiten zu beiden Seiten der Spannstation verrichtet werden.
Das Fräswerkzeug und der Fächerschleifer werden bei der Bearbeitung nacheinander vom Roboter gegriffen. Dieser verfügt über eine elektrische Spindel mit entsprechendem Werkzeugwechsler.
Der Bearbeitungsprozess ist komplett automatisiert. Der Anlagenbediener ist einzig für das Zu- und Wegführen der Rohre sowie das Einlesen der Werkstückdaten verantwortlich. Die Anpassung der Spannstation an die unterschiedlichen Rohrdimensionen erfolgt ebenso automatisiert, wie die genaue Positionserfassung der zu bearbeitenden Schweissnähte durch den Roboter. Letzteres wird durch diverse Sensoren optischer und akustischer Natur erreicht.

Lieferumfang

Neben dem Standardprodukt roboFlex RF-4 liefert GÜDEL auch die komplette Aufspannstation, an welcher verschiedene Komponenten der Baugrösse 62 verbaut sind.
Die Bearbeitungsspindel mit dem Fräs- und Schleifwerkzeug sind ebenso im GÜDEL Lieferumfang, wie das Rack, welches das jeweils nicht gebrauchte Werkzeug aufnimmt.
Schliesslich sind die komplette Anlagensteuerung und die sicherheitsrelevanten elektrischen Bauteile durch GÜDEL bereitgestellt.

Ergebnis

Das Bearbeiten von geschweissten Aluminiumrohren war bisher eine sehr monotone und schweisstreibende, manuell zu verrichtende Tätigkeit. Die Fluktuation beim hierfür eingesetzten Personal ist überdurchschnittlich hoch.
Mit der automatisierten Rohrbearbeitungszelle konnte diese Tätigkeit auf ein Minimum reduziert werden, da nur noch sehr spezielle Flanschformen und überlange Rohre nicht vom Roboter bearbeitet werden können. Die Durchlaufzeit für ein Rohr konnte massiv reduziert werden. Während die manuelle Bearbeitung der Schweissnähte ca. 45 Minuten in Anspruch nahm, kann nun die gleiche Tätigkeit vom Roboter in unter zehn Minuten erledigt werden. Für beide Seiten eines Rohres, wohlgemerkt.
Schliesslich kann eine Qualitätssteigerung festgestellt werden, da der Roboter konstant die gleiche Leistung erbringt. Eine Überprüfung der eingesetzten Werkzeuge erfolgt vor jeder Bearbeitung und der Bediener wird darüber informiert, wenn zum Beispiel der Fächerschleifer einen gewissen Verschleiss erreicht hat.