Robotergestütztes Schweißen für große Stahlkonstruktionen: Herausforderungen und Lösungen

Das Roboter-Schweißen wird in der Fertigung weit verbreitet, wo wiederholbare Schweißqualität und einheitliche Produktion wichtig sind.Automatisierung stellt zusätzliche HerausforderungenSchiffsabschnitte, Schwermaschinenrahmen, Stahlbaugruppen und übergroße Bauteile haben oft komplexe Geometrien und lange Schweißnähte.

Die jüngsten Berichte über den Schiffsbau in Japan und Südkorea zeigen, dass das Interesse an Roboter-Schweißen und Lackieren zunimmt, da die Hersteller auf Arbeitskräftemangel und Produktionsdruck reagieren.Diese Entwicklungen veranschaulichen auch eine wesentliche Herausforderung: Großschweißumgebungen sind viel schwieriger zu automatisieren als standardisierte Montagelinie.

Große Werkstücke führen zu mehreren praktischen Problemen.

Variable Geometrie:Auch kleine Abweichungen können sich auf den Schweißweg auswirken.

Lange Schweißnähte:Der Roboter muss möglicherweise eine große Arbeitsfläche abdecken, was eine geeignete Reichweite, Neupositionierung oder eine externe Achse erfordert.

Verzerrung des Werkstücks:Wärmezufuhr kann zu Verformungen führen, die die Position des Gelenks während der Produktion verändern.

Schwer zugänglich:Einige Schweißanlagen befinden sich in Strukturen, in der Nähe von Ecken oder in Bereichen, in denen der Roboterarm und die Schweißflamme nur einen begrenzten Freiraum haben.

Unzusammenhängende Anpassung:Lücken und Abgrenzungsunterschiede zwischen Bauteilen können die Schweißqualität und die Prozessstabilität beeinträchtigen.

Diese Bedingungen bedeuten, daß die Auswahl des Roboters mit geeigneten Befestigungen, der Positionierung des Werkstücks und der Planung des Prozesses kombiniert werden muß.

Die erforderliche Roboterkonfiguration hängt von der Größe des Werkstücks, dem Schweißort und dem Produktionsprozess ab.

Ein sechsachsiger Industrieroboter bietet Flexibilität beim Schweißen in verschiedenen Winkeln und entlang komplexer Wege.und Anwendungen, bei denen unterschiedliche Glühlampenorientierungen erforderlich sind.

Bei sehr großen Bauwerken kann ein auf einem linearen Gleis installierter Roboter die Arbeitsfläche erweitern. Ein Positionierer kann ein Werkstück drehen oder neigen, um den Zugang zu verbessern und eine geeignete Schweißposition zu erhalten.

Hersteller, die Schweißroboter von Anbietern wie FANUC oder KUKA bewerten, sollten die Nutzlast, die Reichweite, das Torch- und Kabelpaket, die Wiederholbarkeit des Weges, die Montageanordnung,und Kompatibilität mit der Schweißanlage.

Die Nennreichweite des Roboters allein reicht nicht aus, sondern der gesamte Weg der Taschenlampe muss auf Zugänglichkeit und Kollisionsrisiken überprüft werden.

Eine zuverlässige Roboter-Schweißzelle beginnt mit der konsequenten Positionierung des Werkstücks.

Bei großen Strukturen müssen die Einbauten auch den Zugriff auf die Last, die Struktursteifigkeit, dieund die Wirkung von Wärme beim Schweißen.

Rotationspositionierer und andere äußere Achsen können die Gelenke in zugänglichere Richtungen bringen, wodurch unangenehme Torchwinkel reduziert und die Programmierung vereinfacht werden kann.

Wenn Werkstücke zu groß oder unregelmäßig für herkömmliche Befestigungen sind, benötigen Hersteller möglicherweise eine Kombination aus modularen Stützen, sorgfältig geplanten Roboterbewegungen und mehreren Schweißstationen.

Wenn sich ein Schweiß über den praktischen Arbeitsbereich des Roboters hinaus erstreckt, kann eine lineare Spur oder eine koordinierte Außenachse erforderlich sein.

Diese Konfiguration kann es dem Roboter ermöglichen, sich auf einem langen Werkstück zu bewegen, während er Zugriff auf verschiedene Schweißstellen hat.Kabelvermittlung, Synchronisation und die Reichweite des Roboters in jeder Position.

Bei Schiffsbau und anderen Großbauten kann die Umwelt selbst die Automatisierung einschränken.und veränderte Werkstückkonfigurationen können eine feste Schweißzelle unpraktisch machenIn solchen Fällen sollte das Automatisierungskonzept sorgfältig an die tatsächlichen Standortbedingungen angepasst werden.

Das Schweißverfahren sollte entsprechend der Materialdicke, der Verbundkonstruktion, den Produktionsanforderungen und den Qualitätsstandards ausgewählt werden.

Für viele Anwendungen bei der Stahlherstellung lohnt es sich, das Roboter-Gas-Metallbogenschweißen (GMAW/MIG/MAG) zu bewerten.und Prozessspezifikation.

Weitere wesentliche Überlegungen sind:

• Zugänglichkeit der Taschenlampe und Verbrauchsmaterialersatz.

• Schweißstromquelle und Roboter-Controller-Kompatibilität.

• Absaugung und Schutz vor Funken.

• Sichere Trennung zwischen Bediener und Roboterbewegung.

• Inspektionsverfahren und Qualitätsprüfung des Schweißes.

• Wartungszugriff für den Roboter, die Taschenlampe und die Leuchten.

Die Automatisierung entzieht nicht die Notwendigkeit eines qualifizierten Schweißverfahrens oder einer angemessenen Qualitätskontrolle.

Vor der Anforderung eines Angebots sollten Hersteller Zeichnungen oder 3D-Modelle, Materialspezifikationen, Gelenkdetails, Werkstückmaße, Schweißlängen, erforderliche Leistung vorbereiten,und Qualitätsanforderungen.

Es ist auch nützlich, festzustellen, welche Vorgänge sich wiederholen und für die Automatisierung geeignet sind und welche häufig manuell angepasst werden müssen.Einrichtungskonstruktion, Zykluszeit und Schweißqualität vor einem größeren Einsatz.

Für große Strukturen kann eine integrierte Lösung einen industriellen Schweißroboter, eine Schweißstromquelle, ein Glühlampenpaket, eine lineare Spur, einen Positionierer, Einrichtungen, Sicherheitsgeräte,und Projektintegrationsunterstützung.

Das Roboterschweißen kann die Konsistenz und die Produktionseffizienz bei der großen Stahlherstellung verbessern, aber der Erfolg hängt von mehr ab als vom Roboter selbst.Schweißverfahren, und Sicherheit beeinflussen das Endergebnis.

Eine praktische Projektbewertung hilft den Herstellern festzustellen, welche Vorgänge zuverlässig automatisiert werden können und welche Roboterkonfiguration am besten zu der Struktur und dem Produktionsumfeld passt.