Energoinvest SERWIS setzt ARC Mate 100iC-Roboter in der Serienfertigung von Löffelzähnen ein

Aufgabe: Automatisieren der Fertigung von Baggerlöffelzähnen an einer Kohletagebaustätte in Polen.

Lösung: Versetzung der zuvor mit der Herstellung der Zähne betrauten drei Handschweißer auf andere Schweißeraufgaben und Einsatz von FANUC ARC Mate 100iC-Robotern für das akkurate Anschweißen der Austauschzähne.  

Ergebnis: Durch Umstellen von Hand- auf Roboterschweißen können heute täglich 70 anstatt 30 Zähne produziert werden. Wiederholgenauigkeit und Schweißqualität sind deutlich höher, da der ARC Mate präzisere Nähte setzt als von Hand möglich. Somit ergeben sich auch Materialeinsparungen.


Energoinvest SERWIS

Die Energoinvest SERWIS baut Braunkohle ab, die hauptsächlich als  Brennstoff für die Kraftwerke Pątnów I, Pątnów II und Konin dient. Die erste robotisierte Schweißstation der Tagebaustätte wurde 1992 in Betrieb genommen und soll in den kommenden Jahren um weitere Roboter verstärkt werden. Das Unternehmen automatisierte mithilfe von Robotern erfolgreich die Herstellung bestimmter Maschinenteile, die beim Kohleabbau Verschleiß ausgesetzt sind und daher regelmäßig ersetzt werden müssen. Durch die Robotisierung konnte der Betreiber die für die Kontinuität der Kohlegewinnung essenzielle Versorgung der Tagebaugruben mit Löffelzähnen rationalisieren. Die Informationen für die nachfolgende Fallstudie wurden von Stanisław Nożewski, P-2 Department Manager bei Energoinvest SERWIS, zur Verfügung gestellt.

Wie werden Industrieroboter bei der Kohleförderung eingesetzt?

Selbstverständlich auf indirekte Weise. Wir müssen zuerst die Abraumschicht – also die das Mineralvorkommen überlagernde Schicht – abtragen, um die Kohle zu gewinnen. Hierfür setzen wir Schaufelradbagger ein. Die Schaufeln haben Kanten oder Zähne zum Aufbrechen der aufzunehmenden Erde. Die Fertigung der Austauschzähne – bei uns intern ZWN-1 und ZWN-1M genannt – is tdurch die Automatisierung deutlich flexibler geworden. Dadurch sind wir in der Fertigung flexibler geworden. Zudem ist unsere Wiederholgenauigkeit höher. Des Weiteren verzeichnen wir einen niedrigeren Verbrauch an Schweißmaterialien.

Die von uns eingesetzten Roboter (FANUC ARC Mate 100iC) verfügen über eine große Speicherkapazität für eine Vielzahl von Programmen. Damit erhöht sich unsere Fertigungsflexibilität deutlich. Wenn wir also nur den Typ des hergestellten Teils ändern wollen (dies könnte der Kurzzahn ZWN-1 oder der Langzahn ZWN-1M sein), muss der Bediener lediglich das passende Programm auswählen, indem er einen Schalter umlegt.

Auch die Wiederholgenauigkeit verbessert sich, da ein Industrieroboter immer eine identische Schweißnaht an exakt der gleichen Stelle setzt. Beim Schweißen von Hand ist oft keine hinreichende Reproduzierbarkeit und Qualität der Schweißnaht gewährleistet, sodass in vielen Fällen nachgearbeitet werden muss. Das kostet wertvolle Zeit und verursacht unnötige Kosten – und bedeutet letztendlich eine niedrigere Effizienz unserer Fertigung.

Durch die Automatisierung konnten wir auch die Anzahl der zu dicken Schweißnähte reduzieren, die beim manuellen Schweißen häufiger auftraten. Ein Schweißer gibt gewöhnlich bei jeder Schweißstelle einen Sicherheitsaufschlag – und verbraucht damit mehr Schweißmittel als notwendig. Ein Roboter nutzt Materialien präziser und effektiver – was beträchtliche Einsparungen mit sich bringt.

Wie hat sich die Automatisierung des Produktionsprozesses – abgesehen von den Einsparungen – auf die Effektivität Ihres Werks ausgewirkt?

Für die pro Jahr gefertigten 25.000 Zähne Brauchen wir normalerweise drei bis vier Mitarbeiter. Dieselbe Anzahl Zähne stellen heute zwei Industrieroboter her – mit dem Unterschied, dass sie von nur einer Person bedient werden! Zu erwähnen ist auch die sehr hohe Arbeitsleistung dieser Roboter. Ein Arbeiter kann bis zu 30 Zähne am Tag schweißen. In derselben Zeit schweißt der Roboter 70 Zähne, also mehr als das Doppelte.

Die Industrieroboter in unserem Werk arbeiten in einem Zwei-Schichten-System, insgesamt sechzehn Stunden am Tag. Sie brauchen keine Mittagspause, es gibt keine Krankschreibungen, sie müssen nicht sozialversichert werden. Sie arbeiten immer. Dementsprechend ist auch ausgeschlossen, dass der Abraumbetrieb stillsteht, weil keine Austauschzähne nachgeliefert werden.

Hat demnach der Einsatz von Robotern in Ihrem Unternehmen zu einem Stellenabbau geführt?

An allererster Stelle möchte ich betonen, dass es nicht unsere Absicht war, jemanden zu entlassen. Ganz im Gegenteil, die Personaldecke reichte nicht einmal für die notwendigen Arbeiten aus. Wir mussten Handschweißstationen mit zusätzlichen Mitarbeitern besetzen, um die Produktion aufrechtzuerhalten, aber es kamen ständig neue Aufgaben hinzu, sodass wir mit der Arbeit einfach nicht nachkamen. Die beiden von uns installierten Roboter nahmen uns einen guten Teil der Arbeitsbelastung ab. Wir haben sie auf das Schweißen der Löffelzähne programmiert. Die Schweißer wiederum wurden an anderer Stelle eingesetzt, beispielsweise zum Kantenschweißen. In der Folge wurden beide Prozesse viel schneller.

Wir haben also nicht nur Entlassungen vermieden, sondern vielmehr haben unsere Arbeiter insgesamt von der Implementierung der Roboter profitiert. So ist anzumerken, dass die Robotisierung der Zahnherstellung das allgemeine Sicherheitsniveau in unserer Abteilung erhöht hat. Heute sind unsere Arbeitsplätze mit Abzugshauben ausgestattet, die die Schweißdämpfe absaugen. Bei Handschweißplätzen war die Abfuhr dieser Dämpfe viel schwieriger. Heute sind die Bediener der robotisierten Arbeitsstationen keiner UV- oder Infrarot-Strahlung ausgesetzt. Dank der Roboter konnten wir Arbeiter nicht nur von anstrengenden und schwierigen Prozessen abziehen, sondern auch von Arbeitsplätzen, die ihrer Gesundheit schaden.

Natürlich gibt es auch Vorteile für das Management. Wenn unsere Roboter voll funktionsfähig sind, können wir sicher sein, dass sie die programmierten Aufgaben erledigen. Wenn, wie in unserer Grube der Fall, die Wartungsabteilung 200 Löffelzähne für den nächsten Tag anfordert, können wir fast 100-prozentig sicher sein, dass sie sie bekommt. Ein Industrieroboter wird nicht krank und ist immer am Platz.

Bestärkt Sie die derzeitige Erfahrung mit Robotern darin, weiter in solche Ausrüstung zu investieren?


Wir planen die Anschaffung von zwei weiteren Industrierobotern. Mindestens zwei, denn wir wissen nicht, wie lange die älteren Roboter aus den 1990er Jahren ihren Dienst noch tun. Wenn sie ersetzt werden müssen, werden wir sicher einige mehr kaufen.

Ich will auch deutlich sagen, dass wir vor einer weiteren Robotisierung keine Scheu haben. Wir sind froh sind, uns für diesen Weg entschieden zu haben. Die FANUC Roboter verrichten ihre Arbeit seit 2009 zuverlässig, sie sind voll funktionsfähig und fehlerfrei. Außerdem verfügen wir über weitreichende Erfahrung mit der Implementierung und dem Betrieb von Robotern. Aber der wohl wichtigste Punkt ist, dass sich bei hohen Stückzahlen und hohem Nachschubbedarf die Investition in robotisierte Schweißstationen sehr schnell amortisiert. Bei uns hat sich dies innerhalb eines Jahres bewahrheitet.


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