Herausforderung

In der Vorfertigung für Schiffssegmente werden senkrecht auf Paneel-Platinen verschiedene Versteifungen geschweißt. Diese Paneele können bis zu 30 Meter lang sein und werden zuvor per Laserstrahl aus mehreren Stahlblechen zusammengefügt. Die Herausforderung besteht zum einen darin, eine 30m lange Schweißnaht mit einem 12 kW CO₂ Laser und einer 900A Stromquelle einseitig als Kehlnaht zu schweißen. Zum anderen besteht die Herausforderung, dass die Schweißnahtwurzel auf der Rückseite der Kehlnaht exakt in der Ecke liegen muss.

Aufgabenstellung

Hauptaufgabe war die Erarbeitung eines Steuerungskonzeptes für eine neue Laser-Hybrid- Schweißanlage, die mechanisch auf einer älteren, kleineren und bereits in der Produktion befindlichen Laser-Hybrid-Schweißanlage aufbauen sollte. Wesentliche Bestandteile der Steuerungssoftware wie Schnittstellen zum Leitrechner und zur Gesamtanlagensteuerung waren analog zur Vorgängeranlage auszuführen.

Zum Transport und zur Positionierung der zu verschweißenden Steifen sind 6 Greifer in das Anlagenkonzept integriert. Diese Greifer positionieren die Steifen grob auf dem Paneel. Daraufhin richtet ein Führungswagen die Steifen exakt nach einer Markierung auf dem Paneel aus. Der nachfolgende Schweißwagen positioniert den Bearbeitungskopf und führt die oben beschriebene Schweißnaht aus.

Lösung

Zur Steuerung der Laser-Hybrid-Schweißanlage wurden zwei CNC-Steuerungen IBH macro 8000 NT eingesetzt. Die erste CNC ist für den Schweißprozess vorgesehen, die zweite steuert die synchrone Bewegung der Greifer.
Zur exakten Positionierung der Steifen durch den Steifenführungswagen ist eine spezielle Abstandsregelung implementiert, die über ein optisches System den Abstand zu einer markierten Linie konstant hält. Der Laser-Hybrid-Prozess am Schweißwagen wird mit Hilfe der CNC-integrierten Nahtführung so gesteuert, dass die Wurzel der Kehlnaht präzise in der Ecke auf der Rückseite der Kehlnaht liegt. Kurz nach dem Schweißprozess wird die Nahtgeometrie der geschweißten Kehlnaht mit der CNC-integrierten Schweißnahtinspektion von ibs Automation überprüft.
Die einzelnen Greifer sind mit zwei Linearachsen und einer Rundachse ausgeführt. Zur Programmierung der Greiferbewegungen im Werkstückkoordinatensystem ist für jeden Greifer eine spezielle kinematische Transformation integriert.

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