Valk Welding: 2005

Met de buislaser is het maken van uitsneden en contravormen in buis- en kokervormig materiaal sterk vereenvoudigd. De winst zit daarbij niet alleen in de hoge snelheid, maar meer nog in de nauwkeurigheid en vereenvoudigde verbindingsmogelijkheden. De buislaser wordt vooral ingezet door apparaten- en display- bouwers en producenten van stalen meubelen en hekwerken. Voor de constructiewereld en technische installatiebouw, waarin doorgaans met grotere materiaaldiktes wordt gewerkt, blijkt de buislaser in veel gevallen een te dure en onnodige nauwkeurige optie. Plasmasnijden en lassen met behulp van een robot blijkt voor die toepassing een uitstekend alternatief.

Valk Welding levert aantrekkelijk alternatief voor buislaser

Zeker nu de mogelijkheden en de nauwkeurigheid van CNC-plasma-snijbronnen sterk zijn verbeterd, staat deze technologie volop in de belangstelling. In de constructiewereld en de technische installatiebouw gaat het immers vooral om het snijden van vormen en contravormen die daarna aan elkaar worden gelast. Dergelijke bewerkingen zijn uitstekend te automatiseren door een plasmasnijtoorts aan een robot te koppelen. Wordt deze robot vervolgens ook nog toegepast voor het uitvoeren van de lasbewerking, dan ligt de productiviteitswinst uiteraard op een nog veel hoger niveau.

Robotintegrator Valk Welding leverde volgens dit concept gecombineerde snij-/ lasrobotsystemen bij onder meer Wolter & Dros, fabrikant van technische installaties en compressorenfabrikant Grasso koeltechniek. Bij Wolter & Dros en Grasso gaat het vooral om de productie van uitsneden en contravormen die met inzet van de robotsystemen exact op elkaar passen en daarna direct kunnen worden afgelast. Voorheen gebeurde dit met de hand, waarbij vooral het op maat slijpen een arbeidsintensieve bewerking was. Aan kassenbouwer Boeters leverde Valk een installatie voor het geautomatiseerd plasmasnijden van staalconstructiedelen.

 

Robotsnijden van dikke buis
Dikwandig buismateriaal van met een diameter van 80 tot 500 mm vormt het basismateriaal voor het leidingwerk van zowel de spinkler-, als de verwarmingsinstallaties van Wolter & Dros. Prefabricage is nog steeds het grootste winstpunt in de bouw, deze installatiefabrikant gaat daar heel ver in. Alle componenten voor de verwarmingsinstallaties, leidingsystemen voor brandveiligheidinstallaties, koud- en warmwatersystemen en zelfs complete verdelers worden in Amersfoort volledig voorgemonteerd en met duidelijke montage-instructies op de bouwplaats afgeleverd. Om de componenten te kunnen prefabriceren moeten eerst alle buizen op lengte worden gezaagd en worden voorzien van uitsparingen waarop verbindingsstukken kunnen worden gelast. Uitsparingen werden tot nu toe met een snijbrander handmatig uitgesneden en zonodig bijgeslepen. Contravormen werden op dezelfde wijze gemaakt en vervolgens handmatig gelast.

Valk Welding heeft voor dit project een Panasonic lasrobot op een baan van zes meter geleverd die is voorzien van een plasmasnijkop, een laskop en een losse wisselbare grijper. Buismateriaal met een diameter van 200 tot 500 mm, wordt in een manipulator opgespannen en door een ‘bril’ ondersteund. De robot snijdt met een plasmasnijtoorts (100A Hypertherm bron) met hoge snelheid zowel uitsparingen als tegenvormen uit het 8 mm dikke buismateriaal. Het resultaat is dat zowel het gat als de tegenvorm perfect passen en zonder nabewerking kan worden gelast, dit lassen gebeurt met behulp van dezelfde robot, waarvoor deze de snijtoorts omwisselt voor een lastoorts. Groot voordeel hiervan is dat de snijcoördinaten de directe basis vormen voor de baanbesturing van de lastoorts.

Plasmasnijden van constructiedelen
Bij kassenbouwer Boeters leverde Valk Welding een plasmasnijrobot met aan- en afvoersysteem waarmee volautomatisch in zowel buis-, als koker- en profielmateriaal alle mogelijke vormen worden gesneden. Voorheen werden de kokers eerst op lengte gezaagd en vervolgens met pons- en boormachines van de nodige gaten en uitsparingen voorzien. Boeters heeft met inzet van de plasmasnijrobot een enorme efficiencyslag kunnen maken. Voor de programmering werd naast het standaard DTPS-programmeersysteem een stuk maatsoftware (Custom Made Robot Software) geschreven. Hiermee is het mogelijk producten uit bestaande CAD-programma’s in te lezen en verder alleen de gewenste maat en positie van het gat op te geven. Ten opzichte van conventionele lijnen met losse boor-, pons- en zaagmachines, biedt de installatie een enorme flexibiliteit- en efficiencyverhoging waarmee niet alleen op kosten kon worden bespaard, maar vooral ook tijdwinst in de productiefase kon worden behaald. Deze oplossing is een aardig voorbeeld van productiviteitswinst die door innovatie realiseerbaar is binnen de staalconstructiewereld. De voordelen liggen niet alleen bij de logistieke automatisering, zoals minder materiaaltransport en minder productiestappen, maar ook bij de hogere snijkwaliteit. Door de kortere doorlooptijd per product en de sterke besparing op personeelskosten wordt de investering een relatief korte tijd terugverdiend. De inzet van het systeem is al rendabel vanaf een seriegrootte van vijf stuks.

 

Snijden en lassen van compressorhuizen
Een van de omvangrijkste installaties voor het geautomatiseerd snijden en lassen leverde Valk Welding eind vorig jaar aan Grasso in Den Bosch. Een handige robot op een baan ‘bedient’ bij deze installatie meerdere opspanplaatsen waar zowel uitsparingen als cilinderkoppen en complete samenstellingen in- en uit- wendig worden gelast. Besturingstechnisch houdt dit in dat naast de zes assen van de robot ook nog eens zeven externe assen bestuurd worden. De robot wisselt bovendien van toorts. In deze toepassing worden een plasmasnij- en lastoorts plus een speciaaltoorts toegepast. Dit vanwege de bereikbaarheid van de binnenzijde van krukhuizen. Grasso heeft hiermee niet alleen een stuk efficiencyverhoging en arbeidsbesparing gerealiseerd, maar ook de kwaliteit van de bewerkingen verhoogd. Het bijzondere van de compressoren van Grasso is dat ze zijn opgebouwd uit gelaste krukhuizen (of rompen) in plaats van gegoten huizen. Een gelaste romp kan temperatuurverschillen beter opvangen, biedt de mogelijkheid zuigers/cilinders toe te passen in plaats van schroeven en kan in grotere capaciteiten worden uitgevoerd. De gelaste rompen van Grasso compressoren zijn weliswaar uniek, de productie is echter vele malen arbeidsintensiever dan die van de gegoten types en daarmee ook duurder. Vooral het lasproces is een cruciaal onderdeel van het hele productieproces en vraagt om gecertificeerde vaklassers. De productiekosten zijn hoog en de doorlooptijd lang. Om toch concurrerend te blijven is gerobotiseerd lassen daarom een (bijna) noodzaak geworden. Dit mede vanwege het toenemende gebrek aan vakmensen. Grasso werkte voor de komst van de nieuwe lijn overigens al twaalf jaar met een lasrobot, maar de techniek daarvan was achterhaald en het verouderde concept vroeg om te veel opspanningen.

Twintig meter lange baan
De cel bij Grasso bestaat uit vier opspanstations, waarvan er twee zijn ingericht om cilinderkoppen te lassen en twee om de cilinderkoppen, het onderstel en de kopplaten op de rompen te lassen. Romp en kop worden daarvoor vooraf op een speciale externe mal voorgehecht, omdat de positionering zeer nauwkeurig luistert. Om alle stations met de robot te kunnen bedienen, kan de robot zich over een baan van twintig meter verplaatsen. Ieder station is op zijn beurt uitgerust met manipulatoren die de componenten en rompen synchroon met de bewerking kunnen roteren. Dat betekent dat er in totaal dertien assen gelijktijdig worden bestuurd. Ondanks het feit dat maar twee types compressoren over de robot lopen (de Grasso 10 en RC12), is er toch sprake van een grote verscheidenheid aan producten. Beide types kunnen namelijk worden geleverd met vier of zes cilinders, zodat het aantal varianten vrij groot is. Voordeel is dat het hier om een eigen product gaat, waarvan de dimensies van tevoren bekend zijn. Valk Welding heeft daarom in nauwe samenwerking met Grasso alle componenten en samenstellingen vooraf in het programmeersysteem DTPS vastgelegd. De compressoren worden uitsluitend op order geproduceerd.

Integratie plasmasnijden
De lasrobot wisselt ook van lastoorts naar plasmasnijtoorts waarmee de uitsparing in de rompen worden gesneden, waarop later de cilinderkoppen worden gelast. Bijzonder is de toepassing van een zuurstofplasmasnijsysteem van Hypertherm. Deze plasmasnijgenerator, die onder een hoek van 42° kan snijden, levert een snijsnelheid van 1,5 m/min, waarmee de snijsnelheid een factor vijf hoger ligt dan een autogeen systeem. Bovendien is de nauwkeurigheid ook hoger. De cel is vorig geïnstalleerd met als doel om gefaseerd een deel van de productie over te nemen. In de aanloopfase beperkte het robotlassen zich nog tot de componenten voor cilinderkoppen en het lassen van de kopplaten op de rompen. Einddoel is de compressorhuizen compleet met de lasrobot af te lassen. Vooral een beheersbare en constante kwaliteit van de lasnaad, verkorting van de productietijd en een hogere efficiency moeten dan een betere prijs-/ prestatieverhouding van de compressoren mogelijk maken. Logische vraag was uiteraard of de cel met ‘slechts’ één robot wel optimaal wordt benut. De cel is berekend op duizend typen RC12 en vijfhonderd typen Grasso 10 op jaarbasis. Een Grasso 10 met zes cilinders wordt in zestig minuten afgelast en een RC12 in tweeënhalf uur. De gehele productiedoelstelling ligt op 3.500 uur inschakelduur van de lasrobot op jaarbasis, zodat de lijn met één robot dus ruim voldoende capaciteit heeft.

Bron: Metaal & Techniek november 2005, tekst: Frank Senteur.