Schlüsselfaktoren bei der Entwicklung und Integration von Roboter-Schweißzellen
Das Roboterschweißen kann die Produktion konsistent verbessern und sich wiederholende manuelle Arbeiten reduzieren, aber eine erfolgreiche Automatisierung hängt von weit mehr ab als vom Schweißroboter selbst.
Eine komplette Roboterschweißzelle kombiniert einen Roboter, Schweißgeräte, Einrichtungen, Werkstückpositionierung, Steuerungssysteme und Sicherheitsmaßnahmen.Das System kann lange Zykluszeiten aufweisen, schwierige Programmierung, inkonsistente Schweißqualität oder häufige Produktionsunterbrechungen.
Für Hersteller, die eine neue Schweißleitung planen oder ein bestehendes Verfahren modernisieren, ist ein Verständnis der wichtigsten Design- und Integrationsfaktoren unerlässlich.
1. Wählen Sie den richtigen Schweißroboter aus
Der Roboter muss den Abmessungen des Werkstücks, der Schweißposition, der Glühlampe und dem erforderlichen Produktionszyklus entsprechen.
Zu den wichtigen Auswahlfaktoren gehören:
Nutzlastkapazität einschließlich Schweißlampe und montierter Ausrüstung
Reichweite und Arbeitsumfang
Notwendige Ausrichtung der Werkzeuge
Wiederholbarkeit und Bewegungsfähigkeit
Montagestellung
Schweißverfahren und Produktionsanforderungen
Ein sechsachsiger Industrie-Roboter wird häufig für Schweißanwendungen in Betracht gezogen, weil er die Flexibilität bei der Positionierung der Fackel um komplexe Werkstücke bietet.
Robotermodelle von Herstellern wieFANUC und KUKADas geeignete Modell hängt von der gewünschten Reichweite, der Nutzlast, den Anwendungsanforderungen und der Kompatibilität mit der vorgeschlagenen Schweißanlage ab.
Die Auswahl eines Roboters, der sich nur auf seine Nennbreite oder Nutzlast stützt, kann zu Schwierigkeiten führen, wenn die Fackel Zugang zu eingeschränkten Schweißstellen benötigt.
2. Konzipieren Sie die Schweißanlage sorgfältig
Die Befestigung hält das Werkstück während des Schweißens in der erforderlichen Position.
Eine schlechte Auslegung der Leuchten kann zu einer inkonsistenten Positionierung der Teile, einem schwierigen Zugriff auf die Fackel und wiederholten Anpassungen während der Produktion führen.
Bei einer geeigneten Leuchte sollte berücksichtigt werden:
Abmessungen und Toleranzen des Werkstücks
Klemmmethode
Zugänglichkeit der Schweißnähte
Hitze- und Spritzbelastung
Lade- und Entladefläche
Wiederholbare Positionierung
Anforderungen für den Wechsel von Einbauteilen
Bei der Wiederholung der Produktion ist eine gleichbleibende Positionierung des Werkstücks besonders wichtig.Selbst ein gut programmierter Roboter kann unbefriedigende Ergebnisse erzielen, wenn sich das Werkstück bewegt oder zwischen den Zyklen erheblich variiert.
Wenn mehrere Teilevarianten beteiligt sind, sollte auch der Produktwechsel in der Einbaukonstruktion berücksichtigt werden.
3. Wählen Sie die richtige Schweißanlage
Der Schweißroboter und das Schweißgerät müssen als integriertes System zusammenarbeiten.
Abhängig vom Verfahren kann die Ausrüstung eine Schweißstromquelle, eine Taschenlampe, eine Drahtzufuhr, eine Taschenreinigungsstation, ein Kabelpaket und Prozessüberwachungseinrichtungen umfassen.
Die Auswahl sollte das Material, die Werkstückstärke, die Verbindung, die Schweißmethode und die erforderlichen Produktionsbedingungen widerspiegeln.
Die Anordnung der Taschenlampe ist ebenfalls von Bedeutung: Der Roboter muß in der Lage sein, den gewünschten Taschenlampenwinkel zu halten und ohne übermäßige Beeinträchtigung durch das Werkstück oder die Befestigungseinrichtung auf die Schweißnaht zuzugreifen.
Vor dem Einkauf der Ausrüstung müssen die erforderlichen elektrischen Schnittstellen, Kommunikationsmethoden und Steuerungsfunktionen mit den Roboter- und Schweißanlagenlieferanten bestätigt werden.
4. Betrachten Sie einen Schweiß Positioner
Ein Schweißpositionierer dreht oder orientiert ein Werkstück um, um den Zugang zum Schweiß besser zu ermöglichen.
Positionierer können nützlich sein, wenn der Roboter verschiedene Seiten einer Komponente schweißen muss oder wenn eine feste Ausrichtung des Werkstücks schwierige Brennwinkel erzeugen würde.
Bei der Integration eines Positionierers ist zu beachten:
Gewicht und Abmessungen des Werkstücks
Erforderlicher Drehbereich
Positionsgenauigkeit
Koordination mit der Bewegung des Roboters
Anbringung der Befestigungseinrichtung
Kabel- und Versorgungsleitungen
Notwendige Zykluszeit
Bei einfachen Werkstücken genügt eine feste Befestigung.Koordinierte Bewegung von Roboter und Positionierer kann die Zugänglichkeit und Prozesskonsistenz verbessern.
5. Planen Sie den Roboterweg und die Schweißfolge
Der Schweißweg muss der Gelenkgeometrie und dem erforderlichen Schweißverfahren entsprechen.
Die Ingenieure müssen die Orientierung der Taschenlampe, die An- und Abfahrtsposition, die Kollisionsfreiheit, die Kabelleitung und die Reihenfolge der Schweißvorgänge berücksichtigen.
Die Reihenfolge kann sowohl die Zykluszeit als auch die Verformung des Werkstücks beeinflussen.
Offline-Programmierung und Simulation können helfen, die Erreichbarkeit zu bewerten, mögliche Kollisionen zu identifizieren und das vorgeschlagene Zelllayout vor der physischen Inbetriebnahme zu überprüfen.
Die Simulationsergebnisse sollten jedoch während des Einbaus und der Prüfung mit den tatsächlichen Geräten und Werkstücken validiert werden.
6. Integration von Steuerungen und Peripheriegeräten
Eine Roboterschweißzelle umfasst oft mehrere Geräte, die in der richtigen Reihenfolge arbeiten müssen.
Dazu gehören:
Der Roboter sollte beispielsweise erst mit einem Schweißzyklus beginnen, wenn das Werkstück richtig positioniert ist und die notwendigen Befestigungsbedingungen bestätigt sind.
Die Steuerungssequenz sollte sich auch mit der Fehlerbewältigung, dem Abschluss des Zyklus, dem Eingriff des Bedieners und der Wiederherstellung nach Unterbrechungen befassen.
Für eine stabile Produktion ist eine zuverlässige Kommunikation zwischen dem Roboter und den Peripheriegeräten wichtig.
7. Konstruktionssicherheit in der Schweißzelle
Das Roboterschweißen birgt mehrere Gefahren, darunter Schweißbogenstrahlung, heiße Oberflächen, Dämpfe, Funken und bewegliche Maschinen.
Eine geeignete Sicherheitskonstruktion kann Schutzvorrichtungen, Zugangstürversperrungen, sicherheitstechnische Stoppfunktionen und geeignete Maßnahmen für Schweißdämpfe und elektrische Gefahren umfassen.
Die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen hängen von der vollständigen Anwendung, der Ausrüstung, dem Arbeitsplatz und den geltenden Vorschriften ab.
Die Sicherheit sollte bei der ersten Auslegung und Systemkonstruktion berücksichtigt werden, und nicht erst nach der Installation des Roboters.
8. Bewertung der Zykluszeit und der Produktionsanforderungen
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters bestimmt nicht die gesamte Produktionsrate.
Der vollständige Zyklus kann das Beladen, Klemmen, Schweißen, die Bewegung des Positionierers, die Inspektion und das Entladen des Werkstücks umfassen.
Um die Zielzyklusaufwand zu bewerten, sollten die Hersteller jede Stufe ermitteln und feststellen, wo Verzögerungen auftreten können.
Zu den möglichen Verbesserungen gehören:
Reduzierung unnötiger Roboterreisen
Verbesserung der Be- und Entladung von Leuchten
Optimierung der Schweißfolge
Koordinierung der Bewegung von Roboter und Positionierer
Verkürzung vermeidbarer Wartezeiten
Planung geeigneter Umstellungsverfahren
Ziel ist es, den gesamten Schweißprozess zu verbessern, anstatt den Roboter isoliert zu optimieren.
9Was sollten Käufer vorbereiten, bevor sie einen Schweißroboter anfordern?
Die Bereitstellung klarer Anwendungsdetails hilft den Lieferanten, die Anforderungen an die Ausrüstung und die Komplexität der Integration zu bewerten.
Falls vorhanden, folgende Angaben vorzubereiten:
Zeichnungen und Abmessungen des Werkstücks
Materialart und Dicke
Schweißstellen und Gelenkdetails
Produktionsvolumen
Notwendige Zykluszeit
Anforderungen an das Schweißverfahren
Anforderungen an Befestigungs- und Positioniergeräte
Verfügbare Fläche
Bestehende Schweißanlagen
Erforderliche Sicherheits- und Steuerungsschnittstellen
Bei der technischen Bewertung können auch Muster von Werkstücken, Produktionsvideos und Layoutzeichnungen hilfreich sein.
Schlussfolgerung
Ein erfolgreiches Roboterschweißen hängt von der Integration des Roboters, der Schweißgeräte, der Vorrichtungen, der Positioniervorrichtungen, der Steuerungen und der Sicherheitssysteme ab.
Die Auswahl eines geeigneten Roboters ist nur der erste Schritt: Die Positionierung des Werkstücks, der Zugriff auf die Taschenlampe, die Schweißfolge, die Kommunikation und die Planung der Zykluszeiten beeinflussen alle die Leistung des endgültigen Systems.
Für Hersteller, die die Schweißautomation in Betracht ziehen,Die Bewertung der gesamten Schweißzelle vor dem Einkauf von Ausrüstung kann dazu beitragen, Integrationsschwierigkeiten zu verringern und einen zuverlässigeren Produktionsprozess zu schaffen.
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