Zum Transport werden die Großkräne in Einzelteile von maximal 70 Tonnen zerlegt, Hauptmast und Wippspitze beispielsweise in zwölf Meter lange Gitterelemente. An deren Eckstielen sind Gabeln und Finger angeschweißt, die bei der Montage ineinander geführt und fixiert werden. Die Schweißnähte sind also hohen Beanspruchungen ausgesetzt.

Die manuelle Schweißung benötigte bei einem einzigen Eckstielrohr mit 419 Millimetern Durchmesser und 60 Millimetern Wandstärke 25 Stunden. Seit Sommer 2010 verkürzt eine Roboteranlage diese Zeit auf weniger als zehn Stunden. Kernstück ist ein sechsachsiger Roboter RTi330, der an einem Ausleger installiert ist. Über das Fahrwerk einer Säule kann der Schweißroboter auf einer Länge von 15 Metern in Achsrichtung fahren.

Der Manipulator, auf dem die zwischen 2,5 und 5,5 Tonnen wiegenden Eckstielrohre aufgelegt werden, verfügt über eine angetriebene Lünette und drei Unterstützungs-Rollböcke. Er dreht das Rohr immer so mit, dass der Roboter immer an der höchsten Stelle schweißt. Die Herausforderung liegt also nicht an der Zugänglichkeit der Schweißnähte und auch nicht beim Schweißverzug, der auf der gesamten Länge nur einen Millimeter beträgt, sondern auf der fehlerfreien Ausführung der Schweißung. Ebenso wichtig ist das exakte Einhalten des Temperaturfensters zwischen 120 und 200 °C, um das Entstehen von Wasserstoffrissen zu verhindern.

In einem ersten Arbeitsschritt wird die Wurzellage geschweißt, einer Sichtprüfung unterzogen und danach Kerben ausgeschliffen. Daraufhin scannt der Icam Schweißnahtsensor, ein in die Robotersteuerung integrierter Laser-Linienscanner mit 150 Millimetern Reichweite, die Naht-Querschnittsfläche. Dazu vermisst er auf den 360° des Umfangs 1200 Querschnittframes, damit die Steuerung das Schweißnahtvolumen trotz der großen Rundheitstoleranzen laufend dem Querschnitt anpassen kann.

Weitere Scan-Durchgänge nach einer, zwei und vier Lagen sichern eine konstante Schweißnahtfüllung trotz der Rohr-Unwuchten. Bei den einzelnen Scan-Durchgängen wählt die Kamera jeweils den tiefsten Punkt der zuletzt geschweißten Lage zum Tracking. Um Anfangs-Bindefehler und Endkrater auszugleichen, wird der Beginn jeder neuen Strichraupe um 45° versetzt. So entsteht eine Schweißnaht mit hoher Qualität und einem gleichmäßigen Decklagenaufbau ohne Gefahr von Kerbwirkung.

Die automatische Steuerung der Belichtung und des Lasers sorgen für optimale Messsignale. Die Automatik regelt außerdem den Betrachtungsbereich und steigert damit die Anpassungsfähigkeit der Kamera. Alle Messwerte werden protokolliert.

Bei der Programmierung gibt der Maschinenbediener der Steuerung nur die Anzahl der zu schweißenden Lagen vor, die anderen Parameter regelt die Steuerung innerhalb der Füllungs-Bandbreite selbsttätig. Damit die zu schweißenden Rohre bzw. Gabeln oder Finger nicht zu heiß werden, ist das Programm so erstellt worden, dass abwechselnd an beiden Enden der Rohre geschweißt wird.

Zur Vermeidung von Kerbwirkungen, Schlackeneinschlüssen und anderen Schweißfehlern wird nicht nur nach der Wurzellage, sondern nach jeder vorletzten Strichraupe einer Schicht geschliffen und gebürstet. Dieser Arbeitsgang erfolgt jeweils während der Roboter am anderen Ende des Eckstielrohrs schweißt.

Die Schweißreihenfolgen für die einzelnen Typen der Eckstielrohre werden manuell programmiert, wobei das Programm in der Steuerung gespeichert und beim nächsten gleichartigen Werkstück wieder aufgerufen wird. Die Steuerung protokolliert den Ablauf jeder Schweißung.

Derzeit entstehen auf der Anlage pro Woche im Zweischichtbetrieb zirka zehn Eckstiele. Der Schweißroboter erfüllt damit alle Erwartungen in vollem Umfang. Daher wird in Erwägung gezogen, auch Rohre anderer Krantypen damit zu schweißen.

Igm Robotersysteme AG www.igm.at