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Eine mehr als runde Sache

Flexible Produktion von Kurzrohren bei TROX mit Flexistar

 

 

 

 

Lange wurde am Standort Isselburg-Anholt des Klima- und Lüftungskomponenten-Herstellers TROX nach einer flexiblen Kurzrohrfertigungsanlage gesucht, die es erlaubt, Rohre mit verschiedenen Abmessungen und Stückzahlen ohne manuelles Rüsten automatisch abzuarbeiten. Mit der Fertigungszelle Flexistar von weil technology hat man jetzt die passende Lösung gefunden.

In ihrem Werk Isselburg-Anholt (Nordrhein-Westfalen) fertigt die TROX GmbH Komponenten und Systeme für die Lüftungs-, Klima- und Brandschutztechnik. Im Rahmen einer Neuinvestition wurde an dem Standort nach einer flexiblen Kurzrohrfertigungsanlage gesucht, mit der Kurzrohre in den Durchmessern von 76 bis 400 mm und einer Länge von 250 bis 1.250 mm automatisch produziert werden können. Die Rohre werden zu 95 % aus verzinkten Stahlblechplatinen in den Stärken 0,6 bis 1,25 mm sowie aus hochlegierten Blechen, wie z. B. 1.4301, in den gleichen Abmessungen gefertigt. Sie bilden das Gehäuse für Komponenten von TROX zum Brand- und Rauchschutz sowie für Regelgeräte zur Luftverteilung.

Gegenüber dem bisherigen Fügeverfahren „überlappend widerstandsgeschweißt“ stellte sich als besondere Herausforderung für die neue Anlage das Fügeverfahren selbst dar. Dieses sollte als Stoßnaht mit einer innen und außen nahezu glatten Oberfläche ausgeführt werden und speziell bei den verzinkten Blechen keinen zusätzlichen Korrosionsschutz erfordern. Des Weiteren sollten die verschiedenen Durchmesser innerhalb eines Auftragsloses ohne manuellen Rüsteingriff durch die Anlage geschleust werden.

Nach der Erstellung des Lastenhefts vergingen noch rund vier Monate für Marktuntersuchungen und Vorgespräche. Bei TROX entschied man sich schließlich für die flexible Fertigungszelle von weil technology aus Müllheim (Baden-Württemberg), einem Anbieter von halb- und voll automatisierten Systemlösungen für Runde-, Schweiß- und Handlingstechnologien. Im April 2009 erfolgte die Auftragsvergabe für die Anlage. weil engineering sollte die flexible Kurzrohrfertigungsanlage mit allen erforderlichen Sicherheitseinrichtungen und Absauganlagen projektieren, liefern und installieren. Ausgangsmaterial sind Blechzuschnitte, die zu einem Rohr geformt und anschließend längsnahtgeschweißt werden. Als Schweißverfahren wurde das Laserschweißen vorgegeben. Die Anlage war für eine Gesamtjahresleistung von rund 350.000 Rohren im 2-Schichtbetrieb auszulegen. Ende Februar 2010 wurde sie von weil engineering planmäßig geliefert und ging kurz darauf in Betrieb.

Alle Anforderungen erfüllt

„Mit weil technology haben wir einen Partner gefunden, der eine Anlage angeboten hat, die exakt unserem Lastenheft entsprochen hat und darüber hinaus noch durch innovative Ideen unsere Anforderungen übertroffen hat. In der Angebotsphase hat sich die Firma als kompetenter und zuverlässiger Partner erwiesen, der bestrebt war, den Kundenwünschen gerecht zu werden“, sagt man am TROX-Standort in Isselburg-Anholt.

Und: „Die besonderen Vorteile der Flexistar-Anlage waren die Umsetzung unserer Anforderung hinsichtlich des minimalen Rüstprozesses der vorgeschalteten Rundmaschine sowie der angebundenen Schweißanlage. Sie ermöglichen uns, ohne Umrüstung der Anlage innerhalb eines Auftragloses nacheinander unterschiedliche Durchmesser und Gehäuselängen abzuarbeiten.“

Bei der Rundmaschine bestand die Wahl zwischen einer 2-Walzenanlage oder einer Mehrwalzenanlage. Die 2-Walzenanlage rundet die Blechzuschnitte gleichmäßig auf dem gesamten Umfang, hat allerdings bei Materialqualitätsschwankungen und Durchmesserwechsel einen nicht unerheblichen Rüstaufwand. Bei der Mehrwalzenanlage werden die Werkzeugwalzen bei Durchmesserwechsel oder Materialschwankungen CNC-gesteuert ohne Rüstaufwand nachgeführt. Der Nachteil beim Mehrwalzenrunden liegt bei den Anlaufgeraden, die prozessbedingt jeweils am Anfang und am Ende der Zuschnitte entstehen. Dies führt beim Fügen der Längsnaht zu einem dachförmigen Querschnitt entlang der Fügestelle des gefertigten Rohres.

„Glücklicherweise kann weil engineering diesen Nachteil mit einer voll in den Fertigungsprozess integrierten „Anrundestation“ kompensieren, die die Kanten am Anfang und Ende der Blechzuschnitte mittels eines Werkzeugrevolvers auf den jeweiligen Solldurchmesser anformt. Damit waren unsere Ansprüche an Werkzeugwechselaufwand und Qualität gleichermaßen erfüllt“, erklärte ein TROX-Mitarbeiter.

Alle 20 Sekunden ein fertiges Rohr

Die Anlage in Isselburg-Anholt besteht im Wesentlichen aus einer Abstapeleinheit mit zwei Palettenplätzen, ausgestattet mit Doppelblecherkennung und Doppelblechtrennung, die jeweils hauptzeitparallel mit dem Ausgangsmaterial bestückt werden können. Ein Saugertooling mit automatisch zuschaltenden Saugerkreisen überführt die Blechzuschnitte auf die Prüf- und Zentrierstation mit Servoachsen, von der die Zuschnitte dann in die Kantenanformstation transportiert werden.

Nach dem Anformen der Kanten werden die Bleche auf einen Zuführtisch transferiert, um von dort in die Multiwalzen-Rundeeinheit der Flexistar überführt zu werden. Nach dem Runden werden die Rohre in die Durchlaufschweißeinheit mit flexiblen Spannkonzept und stehender Schweißachse geschoben, die zusammen mit der Rundeeinheit auf einem gemeinsamen Grundrahmen aufgebaut ist. Die Schweißeinheit wird von einem CO2-Laser TruFlow von Trumpf mit 2.000 Watt Laserleistung gespeist. Die gesamte Anlage ist mit einem Sicherheitszaun versehen, um den Ansprüchen des Unfallschutzes gerecht zu werden.

Zur Ablage der geschweißten Rohre ist ein Ablagetisch installiert, mit dem die Rohre aus dem Sicherheitsbereich transportiert werden. Im Mittel verlässt – je nach Größe und Länge – alle 20 Sekunden ein fertiges Rohr die Anlage.

Einfache Auftragseingabe

Der Fertigungsauftrag für eine vorbereitete Palette, bestehend aus mehreren Positionen mit den Parametern Stückzahl und 16-stelligem alphanumerischen Programmnamen, wird Position für Position in die Steuerungsmaske eingegeben. Die Eingabemaske bietet Platz für mindestens 15 Positionen. Alternativ kann der Bediener den Auftrag aus einem Netzlaufwerk als zeichenseparierte Datei vom TROX-Server abrufen und automatisch in die Maske übertragen. Die Dateneingabe ist während der automatischen Abarbeitung eines Palettenstapels möglich. Die Zuweisung des Auftrages zu einem der beiden möglichen Bereitstellungsplätze erfolgt manuell durch den Bediener.

Entsprechend dem übergebenen Auftragslos werden die unterschiedlichen Zuschnitte der Größe nach sortiert und von einer Coilstanzanlage auf einer Palette bereitgestellt. In einer Übergabestation wird mit einem Gabelhubwagen die Palette mit den Zuschnitten positioniert. Es werden mindestens zwei Bereitstellplätze für Paletten vorgesehen und der Palettenwechsel kann hauptzeitparallel erfolgen. Die Stapelhöhe pro Palette beträgt bis zu 300 mm. Eine Abstapeleinheit entnimmt dem Stapel unter Berücksichtigung der Doppelblecherkennung und Abtrennung die Bleche und überführt diese mithilfe eines Zuführtisches wahlweise zunächst in die rüstfreien Anbiegestationen und von dort in eine CNC-Mehrwalzenrundmaschine.

Mittels einer integrierten Teile-Identifizierung über Sensoren werden die Platinengröße hinsichtlich des geplanten Durchmessers überprüft und ein Soll-Ist-Abgleich durchgeführt. Bei Abweichungen wird die Maschine aus dem Automatikbetrieb in einen kontrollierten Halt gebracht, um einen Bedienereingriff vornehmen zu können. Die Abstapeleinheit passt sich den Zuschnittgrößen automatisch an. Die Saugergruppenkreise werden automatisch an- oder abgewählt.

Kein manuelles Umrüsten

Ein manuelles Umrüsten ist bei wechselnden Zuschnitten nicht erforderlich. Die Blechvereinzelung ist ausgelegt für ferritische und austenitische Bleche. Nach dem Runden wird das Rohr an die Laserschweißstation übergeben, wo es mit einer flexiblen Spannstation gehalten und unter den Schweißkopf geführt wird. Der Vorgang erfolgt automatisch. Wechselweise Nennweiten- oder Längenänderungen innerhalb eines Auftrages können ohne manuellen Rüstaufwand oder Bedienereingriff abgewickelt werden.

Das Fertigteil wird über einen Ablagetisch außerhalb des Sicherheitsbereichs ausgetragen. Von dort werden die Rohre in eine automatisierte Rohrendenumformanlage verbracht, in der mittels Expandieren die Rohre kalibriert und mit Rollsicken verschiedene Versteifungssicken eingebracht werden.

Durchbruch mit Flexistar

„Die besonderen Vorteile von Flexistar liegen in der Möglichkeit, Rohre mit verschiedenen Abmessungen und Stückzahlen innerhalb eines Auftrags ohne manuellen Rüsteingriff automatisch abzuarbeiten, und zwar so, wie sie von unserer Coilstanzanlage abgestapelt werden – innerhalb eines Platinenstapels mit großen und kleinen Durchmessern. Seit rund zehn Jahren hatten wir eine solche Anlage im Visier. Allerdings kam erst jetzt der Durchbruch. Zum einen, weil die Firma weil engineering die Flexistar auf den Markt brachte, und auch weil wir zusammen mit unserer Produktentwicklung die Anforderungen an unsere zukünftigen „runden“ Produkte neu definierten. Damit war der Grundstein für ein neues Fertigungsverfahren und damit für eine neue Fertigungsanlage gelegt“, betonte der Produktionsleiter.

Er fügt hinzu: „Neben den bereits genannten Vorteilen eröffnet uns das neue Fertigungsverfahren in Verbindung mit der neuen Rohrendenbearbeitungsanlage, die ebenfalls von weil technology stammt, und der damit einhergehenden hohen Präzision der gefertigten Kurzrohre, ein großes Potenzial für zukünftige Produktentwicklungen.“

Information

TROX ist führend in der Entwicklung, Herstellung und dem Vertrieb von Komponenten und Systemen zur Belüftung und Klimatisierung von Räumen. Mit 25 Tochtergesellschaften in 22 Ländern und 14 Produktionsstätten ist TROX im Bereich Klima- und Lüftungskomponenten Marktführer in Europa mit weltweiter Bedeutung. Gegründet 1951 erwirtschaftete TROX im Jahre 2009 mit 3.000 Mitarbeitern rund um den Globus über 340 Mio. Euro Umsatz. Mehr als 25 weitere eigene Vertriebsbüros und über 50 Vertretungen und Importeure haben TROX-Produkte und TROX-Konzepte in aller Welt bekannt gemacht.

Flexistar – Flexibilität in der Rohrspannung

Die Flexibilität der Fertigungszelle Flexistar von weil engineering liegt im schnellen Durchmesserwechsel bei der Umstellung auf ein anderes Produkt und bei alternierender Produktion ab Losgröße 1. Beides geschieht ohne Werkzeugwechsel, ohne Umrüsten, ohne mechanisches Anpassen und ohne Taktzeitverluste. Kernstück der Anlage ist die automatische Durchmesseranpassung für das Runden und Schweißen. Mit ihr wird das zu fügende Rohr durch außen liegende, bewegliche Spannleisten unter einer stehenden Schweißquelle durchlaufend geschweißt. Damit ist die Produktion von der Platine bis zum fertig geschweißten Rohr voll automatisiert.

Bei der flexiblen Fertigungszelle rollen die Rohre unterschiedlicher Durchmesser auf den Ablagetisch. Dies erfolgt komplett programmgesteuert durch ein stufenlos zwischen verschiedenen Durchmessern wechselndes Spannkonzept. Dabei wurden bewährte Konzepte von weil engineering, wie die Mehrwalzen-Rundbiegemaschine, mit einem neu entwickelten Rohrführungssystem in einer automatischen Anlage verkettet. Innerhalb der Maschine wird das gerundete Rohr automatisch im Durchlauf verschweißt und zur Ablage hin ausgeschoben.

Das Spannkonzept von Flexistar besteht aus einem Werkzeugkorb mit mehreren Spannelementen. Die Einstellung des Durchmessers erfolgt servogesteuert. Radiale Spannelemente werden zentral zur Anpassung des Durchmessers verschoben. Das gerollte Rohr wird anschließend automatisch durch die Schweißstation geschoben und an den Auslauftisch übergeben. Dank des CNC-gesteuerten Durchmesserwechsels sind keine Wechselteile mehr nötig. Eine wechselseitige Produktion unterschiedlicher Rohrdurchmesser ohne Umrüstzeiten wird dadurch ermöglicht.

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