Abstract No.:
4292

 Scheduled at:
Thursday, September 17, 2015, Saal Kiew 11:45 AM
Fertigung von Großstrukturen


 Title:
Anwendung von Kleinrobotik beim MSG-Schweißen großer Rohrknoten

 Authors:
Steffen Dryba* / Fraunhofer AGP, Germany
Hagen Herholz / Fraunhofer AGP, Deutschland
Mirko Gründler/ Fraunhofer AGP, Deutschland
Martin-Christoph Wanner/ Fraunhofer AGP, Deutschland

 Abstract:
Im Zuge der Abkehr von konventionellen Energieerzeugungssystemen wird die Erschließung erneuerbarer Energien, insbesondere der Offshore-Windenergie stetig vorangetrieben. Die dabei erreichten Nabenhöhen der Offshore-Windenergie-Anlagen verlangen nach aufgelösten Gründungsstrukturen wie Jackets oder Tripiles. Da die kumulierten Errichtungskosten mit zunehmender Leistung und Nabenhöhe steigen, sind kostenreduzierende Fertigungsabläufe gefordert. Ein erfolgversprechender Weg ist die Erhöhung des Mechanisierungsgrades bei der z.Zt. überwiegend manuellen Fertigung der in dieser Gittermastbauweise zahlreich vorhandenen Rohrknoten. Neben hohen Fertigungszeiten kann bei einem manuellen Fertigungsverfahren eine reproduzierbare Nahtqualität, in diesen hochbelasteten Bereichen, nur mit relativ hohem Aufwand gewährleistet werden. Gründe für die bisher ausgebliebene Mechanisierung dieser Schweißaufgabe liegen in den Dimensionen und Fertigungstoleranzen der Halbzeuge sowie der Vielzahl unterschiedlich anfallender Rohrknotentypen.
Es wird eine robotergestützte Lösung zum Schweißen der Fülllagen einer Rohrknotenverbindung vorgestellt, die im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit dem Ziel entwickelt wurde, einerseits den Aufwand für das Manipulieren des Werkstücks und die Durchlaufzeit zu verringern sowie andererseits durch einen erhöhten Mechanisierungsgrad die Qualität der Schweißverbindung zu verbessern. Dazu werden in einer redundanten Achsanordnung sechsachsige flexible Kleinroboter zum Führen der Schweißbrenner durch zwei zusätzliche Achsen (rotatorisch und translatorisch) möglichst dicht an die Schweißnaht herangebracht und mit einer definierten Vorschubgeschwindigkeit endlos um den anzuschweißenden Stutzen herumgeführt.
Der Manipulator besteht aus einem Klemmmechanismus, einem drehbar gelagerten und angetriebenen Trägersystem sowie zwei Linearachsen, an deren Ende die Kleinroboter befestigt sind. Darüber befindet sich eine synchron zum Trägersystem mitdrehende Versorgungsplattform, welche die Energie- und Medienversorgung gewährleistet. Der Manipulator wird auf den Rohrstutzen aufgesetzt und über Reibschluss fixiert.
Aufgrund der Anordnung der angetriebenen Achsen und ihrer konstruktiven Gestaltung ergibt sich im Ergebnis ein System, das für variable Rohrstutzendurchmesser, Wandstärken und Anschlusswinkel zwischen Rohrstutzen und Basisrohr anwendbar ist. Bei verzugsgefährdeten Rohrknotenvarianten ist der Einsatz von zwei um 180° versetzten Schweißrobotern vorgesehen. Um bei Bedarf höhere Abschmelzleistungen zu erzielen, kann das System auch mit MSG-Tandemschweißanlagen betrieben werden.


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