Volvo Construction Equipment hält Roboterzellen mit Visual Components OLP in Betrieb

Durch die Offline-Programmierung vermeidet das Werk in Konz Produktionsausfälle, erzielt eine höhere Schweißpräzision und verkürzt die Programmierzeit um bis zu 50 %, was den Ausstoß und die Effizienz steigert.

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Anwendungsbereich: Offline-Roboterprogrammierung (OLP), 3D-Fertigungssimulation, Optimierung des automatisierten Roboterschweißens
Industriesektor: Schwermaschinenbau, Automobil- und Baumaschinenindustrie

Volvo Construction Equipment hat die OLP-Software (Offline Programming) von Visual Components in seinen Fertigungsstätten für Schwermaschinen eingeführt, um vom manuellen Online-Teach-In von Robotern zu einem fortschrittlichen virtuellen Simulationsmodell überzugehen. Der digitale Einsatz integriert mehrere Roboter-Herstellerplattformen in einen einzigen, einheitlichen 3D-Arbeitsraum. Durch die Verlagerung der Bahnplanung und der Brennerausrichtung in den Offline-Bereich hält das Werk den kontinuierlichen Dreischichtbetrieb aufrecht, stellt die Bahngenauigkeit bei komplexen Schweißsequenzen sicher und verkürzt die Programmierzeiten für Werkzeugbahnen erheblich.

Überwindung von Engpässen bei der Online-Programmierung und kinematischen Ineffizienzen bei Multi-Vendor-Systemen
In Fabriken mit hohem Produktionsvolumen im Schwermaschinenbau, die im kontinuierlichen Mehrschichtbetrieb laufen, führen Stillstände von Roboterlinien zu massiven finanziellen Verlusten. Im Werk von Volvo Construction Equipment in Konz (Deutschland) müssen sieben Fertigungszellen im Dreischichtbetrieb einen festen täglichen Ausstoß von acht Mobilbaggern und zehn kompakten Radladern liefern. Da das Werk auf eine Mischung aus älteren und neueren automatisierten Zellen verschiedener Hersteller angewiesen ist – namentlich Yaskawa, IGM und ABB –, stellte die Aktualisierung von Programmen für Designänderungen in der Vergangenheit eine große betriebliche Hürde dar.

Zuvor mussten Techniker zur Entwicklung oder Anpassung von Schweißbahnen die Werkshalle betreten, die aktive Zelle stoppen und den physischen Roboterarm manuell Punkt für Punkt über ein Programmierhandgerät (Teach Pendant) führen. Dieses manuelle Online-Programmiermodell ging direkt zulasten der Live-Produktionskapazität und führte zu unmittelbaren Durchsatzeinbußen. Darüber hinaus führte das Einstellen präziser Trajektorien für den Werkzeugmittelpunkt (Tool Center Point, TCP) und von Ausrichtungsbahnen für komplexe Unterwagen- und Rahmengeometrien per Augenmaß zu einer inkonsistenten Schweißqualität, Problemen beim Erreichen schwer zugänglicher Nähte und langwierigen Phasen der Fehlersuche bei der Inbetriebnahme. Um diese Störungen zu minimieren und die täglichen Produktionsziele zu sichern, implementierte das Werk eine offline-softwaredefinierte Simulationsarchitektur.




Einsatz eines einheitlichen virtuellen Arbeitsraums für die schnelle Multi-Achsen-Werkzeugbahnsimulation
Die Integration der Offline-Programmierplattform ermöglichte durch mehrere technische Kernfunktionen einen nahtlosen Übergang von der Konstruktion zur automatisierten Ausführung in der Werkshalle:

• Kontinuierliche Online-Produktion über virtuelle Arbeitszellen: Roboterprogrammierer erstellen, modellieren und testen komplette mehrachsige Trajektorien in einem exakten digitalen 3D-Abbild jeder automatisierten Zelle, während die physischen Maschinen auf der Produktionslinie aktiv bleiben.

• Präzise Ausrichtung und Optimierung der Brennerbahn: Die Plattform ermöglicht die präzise virtuelle Platzierung von Vorrichtungen und Bauteilen. Programmierer bestimmen effizient die optimale Brenner- und Robotergelenkausrichtung, die für komplexe Schweißbaugruppen erforderlich ist, was eine reibungslose, kollisionsfreie Bewegung ab dem allerersten realen Zyklus ermöglicht.

• Schnelle Diagnose und abteilungsübergreifende Zusammenarbeit: Die bewegte 3D-Visualisierung fungiert als Analysewerkzeug, um geometrische Erreichbarkeitsprobleme oder Konstruktionsanomalien frühzeitig zu erkennen. Wenn bestimmte Bahnbeschränkungen oder enge Freiräume fraglich erscheinen, teilen die Entwickler die exakte Simulation mit dem Konstruktionsteam, um Fertigungsprobleme zu lösen, bevor die physischen Komponenten die Zelle erreichen.

• Vorvalidierte Flottenbereitschaft: Durch das vollständige Erstellen und Testen von Programmen in der virtuellen Ebene werden die finalisierten Steuerungscodes in einem einsatzbereiten Zustand auf die Roboterflotte der verschiedenen Hersteller übertragen. Die hohe Genauigkeit der Bahnsimulation reduziert die Kalibrierung in der Werkshalle auf geringfügige abschließende Anpassungen, was die Implementierungskosten senkt und den Fokus der automatisierten Zellen auf das Hochpräzisionsschweißen lenkt.

• Reduzierung der Programmierzeit: Die Implementierung der grafischen Offline-Bahngenerierung verkürzt die Standardprogrammierzeit für typische Bauteile um bis zu 50 % und ermöglicht die schnelle Übernahme komplexer Baugruppen in die aktive Produktion.

• Optimierung der Bahnpräzision: Die OLP-Software optimiert mathematisch die Geschwindigkeitsprofile des Brenners und begrenzt die Gelenkbeschleunigung über mehrachsige Strukturen hinweg, was zu einer präzisen Trajektorienverfolgung im Vergleich zu Punkt-zu-Punkt-Verfahren führt.

• Integration vor der Hardware-Verfügbarkeit: Die Nutzung lokalisierter Kinematikbibliotheken ermöglicht es Ingenieurteams, zukünftige automatisierte Linien zu programmieren, zu simulieren und zu konfigurieren, noch bevor neue Roboter-Hardware oder kollaborative Maschinen physisch im Werk eintreffen.

• Verfügbarkeit der Produktionszelle: Unter einem Online-Programmier-Framework ist die Zellenverfügbarkeit niedrig, da die realen Maschinen komplett gestoppt werden müssen, um Bahnpunkte einzulernen und zu kalibrieren. Im Gegensatz dazu bietet eine Offline-Programmier-Umgebung (OLP) eine hohe Zellenverfügbarkeit, da die Fertigungsprozesse ohne Unterbrechung weiterlaufen können, während die Software-Werkzeugbahnen parallel geschrieben werden.

• Multi-Vendor-Kompatibilität: Das traditionelle Online-Verfahren ist in der Kompatibilität eingeschränkt, da Programmierer herstellerspezifische Fachkenntnisse für die jeweiligen Steuerungen und Teach-Pendant-Umgebungen (wie z. B. für Zellen von Yaskawa, IGM und ABB) vorhalten müssen. Eine OLP-Architektur bietet hier stattdessen eine standardisierte Lösung: Sie ermöglicht eine markenübergreifende Vereinheitlichung verschiedener Roboterkinematiken und der Codegenerierung unter einer einzigen, herstellerunabhängigen visuellen Oberfläche.

• Fehler- und Kollisionsmanagement: Bei der Online-Programmierung erfolgt das Management rein reaktiv. Anpassungen direkt vor Ort decken strukturelle Interferenzen, Gelenkgrenzen oder Schweißfehler oft erst während teurer Live-Testläufe auf. Das integrierte OLP-Modell arbeitet hingegen proaktiv zur Risikominimierung: Kinematische Kollisionen, Gelenkgrenzen und Brennerpositionierungsfehler werden innerhalb der digitalen Plattform isoliert und behoben, lange bevor der eigentliche Einsatz in der Realität stattfindet.

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