Fully automated boiler welding

Premium ‘Made in Austria’ quality and a strong innovative spirit have been the hallmarks of the heating specialist Windhager for over a century. Against this backdrop, the Salzburg-based firm recently invested in one of the most innovative boiler welding systems in Europe. A total of 13 robots from KUKA ensure maximum productivity and flexibility in the fully automated welding line system provided by ism-technic.

中身もWindhager製であることを保証するWindhagerのロゴ

特に暖房市場では、長期的な価値観を求める傾向が顕著です。経済性および持続可能性は現在、暖房システムを購入する際の最も重要な基準の1つとなっています。Windhager Zentralheizung GmbHの代表取締役、ステファン・グビ氏は、「当社はバイオマス暖房のトレンドを早くから認識し、環境に優しい薪暖房システム、木材チップ暖房システム、効率的なペレット暖房システムの製造に特化してきました」と説明します。

ゼーキルヒェンを拠点とし、現在約650人の従業員を抱える家族経営のこの企業は、再生可能エネルギー用ボイラーのトップメーカーの1つとなっています。ザルツブルクの老舗である同社は新たな柱を築くために、グムンデン近郊のピンスドルフに27,000 m²のヒートポンプ生産開発センターを建設中です。2024年からは、ヒートポンプ専門メーカーM-Tec社と協力して、年間最大20,000台のヒートポンプが生産される予定です。しかし、ザイスベルク/ゼーキルヒェンの生産工場でのボイラー生産のための革新的な製造技術、特にボイラー溶接への継続的な投資も行われています。同社は高度な垂直統合に注力しています。「中身もWindhager製であることを保証するWindhagerのロゴ。だからこそ、可能な限り自社で生産するという目標を掲げたのです」と代表取締役は断言します。

「レーザー切断、パンチング、曲げ加工用の幅広い板金製造機械に加え、粉体塗装システムも備えています。当社はまた、バレル研磨、振動研磨、表面研磨といった工程を、電気部品の製造や最終組み立てに至るまで自社で習得しています」と、Windhager社の製造責任者であるパトリック・ハイツィンガー氏は語ります。

溶接自動化による生産能力の拡大

ボイラーの信頼性、安全性、耐用年数の面で最も厳しい基準を満たすために、ボイラーの溶接はザルツブルクの老舗企業の中心的なコア・コンピタンスのうちの1つです。しかし、近年の生産台数の大幅な増加により、同社の生産能力は限界に達するケースが増えています。

「溶接生産における自動化レベルの向上は、こうした生産量の増加に対応するだけでなく、絶えず高まる品質要件を満たすため、そして何よりも熟練工の深刻な不足に対処するためにも避けられません」とグビ氏は強調します。そこでWindhager社は、既存の老朽化したロボット溶接システムを、全自動ボイラー溶接を備えた最新鋭の溶接ラインに置き換えることを決定しました。

現在、2つのタック溶接セルが、KUKAテクノロジーを使用して最も生産量の多いWindhagerボイラーシリーズBioWINの自動タック溶接に使用されています。

新しい溶接ラインの主な利点は、生産能力および生産性の向上です。したがって、計画された最大40％の増産は確実に現実可能であると言えます。

ステファン・グビ、Windhager社代表取締役

ヨーロッパ最先端のボイラー溶接ラインの1つ

自動化ソリューションの導入はism-technic GmbHに委託しました。ニーダーエスターライヒ州ミュンヘンドルフを拠点とするKUKAシステムパートナーは、オーダーメイドのターンキーロボットセルおよびマテリアルハンドリングを含む溶接・切断用の生産システム一式を専門としています。「このプロジェクトのタスクは非常に複雑でした。しかし、KUKAのシステムパートナーとして、当社は自由に使える広範な製品ポートフォリオを持っており、溶接工程だけでなく、個々のロボットセルのローディングとアンローディング、部品ロジスティクス全体も自動化することができました」と、ism-technic社の代表取締役であるアンドレアス・シュトレミッツァー氏は述べています。自社が成し遂げたことを非常に誇りに思っているシュトレミッツァー氏は次のように続けます。「これほど有名な自動化ソリューションのサプライヤーを相手にトップに立ったことは、オリンピックで優勝したような気分でした。しかし、KUKA社およびWindhager社との緊密な協力により、ここザイスベルクで、ヨーロッパでも類を見ない完全自動化された最先端のボイラー溶接ラインを実現できたと確信しています」

タック溶接セルの前溶接ステーションでは、その後タック溶接ステーションで必要となるアセンブリが全自動で溶接されます。

2つの同一のタック溶接セル、6つの同一の溶接セル、およびハイベイ倉庫を備えた新しい生産ラインは、昨年末から稼働しています。「ism-technic社のソリューションのおかげで、ボイラー溶接は、タック溶接から、従業員が最終的な溶接シームを施し、ボイラーの漏れをチェックする再加工ステーションへの搬送まで、工程の信頼性を最大限に高めながら完全に自動化されました」とハイツィンガー氏は熱く語ります。このコンセプトは、Windhager社が現在保有する19種類のボイラーすべてを、6つの溶接セルそれぞれで溶接できるように設計されています。「これにより、常に変化する個々のボイラーの需要に柔軟に対応することができます。さらに、万が一セルに不具合が生じても、生産に支障をきたすことはありません」と、製造責任者は満足げに語ります。

ism-technic社の新しい生産ラインのおかげで、当社のボイラーの溶接は、タック溶接から再加工ステーションへの搬送まで、工程の信頼性を最大限に高めて完全に自動化することができました。

パトリック・ハイツィンガー、Windhager社製造責任者

自動タック溶接による高い生産性

現在、2つのタック溶接セルで自動的にタック溶接されるのは、最大容量のWindhagerボイラーシリーズBioWINの2つのボイラーサイズのみです。他のタイプのボイラーにはさまざまなバリエーションがあるため、タック溶接工程を自動化する必要性がなく、現在でも別のタック溶接装置で手動によるタック溶接が行われ、ローラーコンベアシステムを経由して最終溶接用のシステムに供給され、ハイベイ倉庫に保管されます。

ボイラー溶接用の全自動溶接ラインは、KUKAテクノロジーを活用してism-technic社により実現されました。

「BioWINボイラーへの切り替えのみで、タック溶接の生産性を約50％向上させることができました」と、ハイツィンガー氏は報告しています。1つのタック溶接セルには、KUKAの溶接ロボットKR CYBERTECH ARC2台が設置されています。1台はプレアセンブリの溶接用、もう1台はボイラー全体のタック溶接用です。このために必要な個々の板金部品は、従業員によってコンポーネントキャリアパレットに挿入され、ローラーコンベアベルトを経由してラインに供給され、カメラシステムによって部品がパレットの正しい位置に挿入されていることが確認されます。KUKAのハンドリングロボットKR QUANTECが各タック溶接セルに1台ずつ用意されており、ラックシステムから必要なコンポーネントを取り出し、タスクに応じてセル内の2つのロボットステーションのうち1つに材料を供給します。

KUKAハンドリングロボットが、タック溶接セルに必要なコンポーネントをラックシステムから取り出します。

「タック溶接されるBioWINボイラーは、合計18個のコンポーネントから構成され、個々の板金部品としてタック溶接ステーションに挿入されるか、あるいは事前に溶接ステーションで溶接された板金アセンブリとしてタック溶接ステーションの治具に挿入されます」と、製造責任者は詳しく説明します。「6つの異なるグリッパーを備えた自動交換システムにより、ハンドリングロボットは絶対的なプロセス信頼性でセルをロードします。また、溶接前ステーションで必要な小さな治具も、従業員が介入することなく、溶接テーブル上に完全に自動で配置されます」とアンドレアス・シュトレミッツァー氏は続けます。

KUKAの高負荷ロボットは、6つの溶接セルのローディングとアンローディングを担当します。

タック溶接ステーションには、KUKAの2軸ポジショナーKP2-HV HWも装備されており、部品を最適に挿入し、ロボットが常にタック溶接に理想的な位置にあるようにすることができます。「自動摩耗部品交換システム、自動TCP補正、機械式トーチクリーニングにより、外部からの介入が不要となり、完全な自動タック溶接が実現します」と、ism代表取締役は付け加えました。ハンドリングロボットKR QUANTECは、タック溶接されたボイラーをセルから取り出し、引き継ぎポイントに搬送します。保管および取り出しユニットを介してハイベイ倉庫に保管され、その後の最終溶接に備えます。「このセルは、BioWINボイラーを30分ごとにタック溶接できるように設計されています」と、ハイツィンガー氏は感心しながら話します。

KUKAのシステムパートナーとして、当社は自由に使える広範な製品ポートフォリオを持っており、溶接工程だけでなく、個々のロボットセルのローディングとアンローディング、部品ロジスティクス全体も自動化することができました。

アンドレアス・シュトレミッツァー、ism-technic社代表取締役

溶接セルはすべてKUKAハンドリングロボットKR QUANTECによってローディングおよびアンローディングされます。フロアレールに設置されたKUKAの高負荷ロボットKR 600 FORTECは、これに合わせて選択された溶接セルに適合する治具を装備します。「一貫したトレーサビリティを確保するために、すべてのボイラーにQRコードが添付されています。つまり、いつ、どのセルで、どの溶接パラメーターで溶接されたかを常に追跡できるのです」と、ハイツィンガー氏は詳細を説明します。

KUKAハンドリングロボットは、既にクランプされている治具に溶接されるボイラーを正確に配置します。

その後、ハンドリングロボットがボイラーを選択されたセルまで運び、既にクランプされている治具に正確に配置します。ロボットに常に最適な溶接位置を提供するために、溶接セルにはKUKAの2軸ポジショナーKP2-HV HWが装備されており、自動トーチネック交換システムも装備されています。「さまざまなトーチの長さを使用することで、ボイラーへのアクセスにほとんど制限がありません。以前よりも大幅に多くの継ぎ目を自動溶接できるようになりました」と、製造責任者は嬉しそうに語ります。「溶接の前に、各ボイラーはレーザーセンサーで測定され、プログラムされた基準ボイラーと比較され、偏差がある場合は正しい位置に位置合わせされます」とシュトレミッツァー氏は述べます。

さらに、タック溶接セルと同様に、自動摩耗部品交換システムが使用され、コンタクトチップを自動的に適時交換します。最後に、ボタンを押して完成した溶接ボイラーを再加工および漏れテストのために呼び出し、ボイラーは頭上のベルトコンベアで再加工ステーションまで自動的に搬送されます。「再溶接の割合は大幅に減少しました」とハイツィンガー氏は言い、次のようにも述べています。「新しい溶接自動化は、従業員にとっても大きな負担軽減になっています」

セルにはKUKA製の2軸ポジショナーが装備されており、ロボットに常に最適な溶接位置を提供します。

パートナーシップ

Windhager社のステファン・グビ代表取締役は、新しい溶接ラインの最大の利点は、生産能力と生産性の向上にあると考えています。「新しい生産ラインを導入すれば、計画された最大40％の増産は確実に現実可能であると言えます。また、当社は市場の変化にも非常に柔軟かつ迅速に対応でき、必要に応じて夜間に少人数でのゴーストシフトも可能です」

最後に、ism社のアンドレアス・シュトレミッツァー代表取締役は、このような大規模プロジェクトでKUKAのような強力なパートナーに頼ることができることに常に感謝していると述べました。「当社のような規模のシステムインテグレーターにとって、KUKAのような強力なロボットパートナーのサポートなしには、このような複雑な自動化ソリューションを実現することは非常に困難です」

ステファン・グビ氏はまた、対等な条件でのパートナーシップが非常に重要な成功要因であると考えています。「一貫した顧客志向はWindhagerの特徴の1つです。当社パートナーにも同様であることを求めています。当社の希望、要件、問題への取り組み方は模範的でした。ism社やKUKA社のようなパートナーに敬意を表し、共に成功する未来を楽しみにしています」

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