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13.07.2020

Automatisierung beim Schweißen ist auch für KMU eine Lösung

Automatisierung beim Schweißen ist auch für KMU eine Lösung

Roboter, egal ob groß oder klein, sind heute aus der schweißtechnischen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Doch gerade kleinen und mittelständischen Unternehmen fälllt die Annäherung an dieses Thema – oder besser gesagt: an diese Investition – häufig noch immer schwer. Zu groß ist die Sorge um hohe Kosten und die Vorstellung, dass der Mensch in den Hintegrund rückt und die Automation die Vorherrschaft übernimmt. Eine gute Lösung sind da Cobots, also kollaborierende Roboter, die den Menschen in seiner Arbeit unterstützen. Und der Einsatz von Cobots beim Schweißen kann für kleine und mittelständische Unternehmen zu einer echten wirtschaftlichen Lösung werden.

Der Schweißroboter – Freund oder Feind?

Die ersten Industrieroboter wurden Anfang der 1960er Jahre auf dem Markt eingeführt. Schweißroboter arbeiten hochpräzise, sind schnell, und liefern eine konstante Qualität, ohne dabei müde zu werden. Deshalb gehörten Automatisierung und Schweißtechnik von Anfang an unmittelbar dort zueinander, wo in der Industrie hohe Losgrößen geschweißt werden müssen. Warum haben sich Roboter beim Schweißen also nicht längst schon in kleinen und mittelständischen Unternehmen etabliert?

Dafür sind vier Faktoren entscheidend:

1. Der erste Schritt in die Automation ist groß

Es ist eine komplexe Sache, Fertigungsprozesse zu automatisieren, denn die Anschaffung und das Bedienen einer Roboterschweißanlage setzt neben Investitionen auch geschultes Fachpersonal mit entsprechenden Kenntnissen voraus. Das verursacht bei Unternehmen, die bisher nur auf Handschweißer gesetzt haben, eine große Hemmschwelle.

2. Variable Schweißaufgaben sind für die Automation ungeeignet

Bei komplexen Bauteilen mit vielen Schweißnähten und auch bei kleinen Losgrößen ist der Handschweißer deutlich schneller als der Roboter, der vorher noch programmiert werden muss. Der Handschweißer dagegen kann direkt mit dem Schweißen beginnen.

Feindbild Roboter: Die Vorstellung, dass die Automation die Vorherrschaft hat, bereitet gerade kleinen und mittelständischen Unternehmen Sorge. - © pixabay.com/Gerd Altmann
Feindbild Roboter: Die Vorstellung, dass die Automation die Vorherrschaft hat, bereitet gerade kleinen und mittelständischen Unternehmen Sorge. © pixabay.com/Gerd Altmann

3. Die Kosten sind nicht unerheblich

Die Anschaffungskosten für einen Schweißroboter sind vielleicht noch überschaubar. An zusätzlichen Kosten kommt der Schulungsaufwand für das Bedienen eines Roboters hinzu. Möglicherweise muss auch Personal aufgestockt werden.

4. Die Sicherheitstechnik ist komplex

Wer einen Schweißroboter in der Fertigung einsetzt, braucht auch eine entsprechende Sicherheitstechnik, die die Gefahr für die Mitarbeiter auf ein akzeptables Minimum reduziert. Dass ist notwending, um den Mensch als Anwender zu schützen, beispielsweise vor UV-Strahlung, Schweißrauch und Kollision mit dem Roboter. Unternehmen müssen sich also unbedingt darüber informieren, welche Art Roboterzellen sie brauchen und entsprechend verfügbaren Raum mit der Sicherheitstechnik abstimmen.

Die Lösung? Der Cobot!

Cobost sind eine smarte Lösung für die Probleme, die besonders kleine und mittelständische Unternehmen betreffen, wenn diese Schweißer beschäftigen. Und zar aus diesen Gründen:

  • Kleine und mittlere Stückzahlen werden zügig und in gleichbleibender Qualität geschweißt
  • Veränderte Baugrößen und Geometrien sind leicht neu einstellbar
  • Programmierung und Bedienung ist einfach und schnell möglich
  • Die Vorrichtung lässt sich zügig an die neue Schweißaufgabe und das neue Bauteil anpassen
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Cobot statt Schweißroboter

Ein entscheidender und großer Unterschied zwischen einem Cobot und einem herkömmlichen Industrieroboter besteht darin, dass der Cobot nur wenig Raum benötigt und infolge seiner Leichtbauweise sehr flexiblel eingesetzt werden kann. Eine Achs-Sensorik sorgt dafür, dass  eine Kollision mit dem Menschen sofort erkannt wird und der Roboter automatisch stoppt. Beim Schweißen müssen allerdings der Schweißbrenner, der Schweißdraht und der komplette Prozess bedacht werden, ohne Sicherheitsvorkehrungen kommt aslso auch ein Cobot nicht aus.

Wenn man aber einen Cobot, wenn man ihn nicht direkt kollaborierend einsetzen sollte? Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist, dass der Cobot sehr viel einfacher zu bedienen ist und die Bedienung des Roboters keine umfangreichen Programmierkenntnisse erfordert. Die Programmierung ist leicht erlernbar und gleichzeitig flexibel genug, wenn sich Bauteile ändern.

Der Cobot punktet in der Schweißtechnik vor allem bei solchen Gegebenheiten:

  • Bauteile eine geringe bis mittlere Komplexität bzw. Geometrie haben
  • Losgrößen zwischen klein und mittel wechseln
  • einfache Vorrichtungen für die Bauteile genügen
Cobot-Anbieter in der Industrie

Universal Robots, kurz UR, ist einer der größten Hersteller für Cobots in der Industrie. Renommierte Roboterhersteller wie FANUC, ABB und Yaskawa Motoman haben mittlerweile ebenfalls Cobots in ihrem Lieferprogramm. Außerdem stellen AUBO, Hanwha, Han’s Robot und Doosan Cobots her. ABICOR BINZEL bietet für nahezu alle Modelle die geeignete Schweißtechnik an.

Tipps für einen unkomplizierten Start in die Automatisierung und das Schweißen mit Cobots

Mit nur wenigen erforderlichen Komponenten lässt sich eine Schweißanlage als Systemlösung mit einem Cobot einfach und schnell installieren:

  • Ein Cobot je nach Größe der Anforderung.
  • Schweißbrenner und flexibles Schlauchpaket passend zur Anforderung, idealerweise ein Schweißbrenner mit integrierter Absaugung.
  • Eine Brennerhalterung sowie Flansch und Kabelkonfektionierung.
  • Eine Stromquelle mit Software und Schnittstelle zum Cobot.
  • Ein Schweißtisch, eine Vorrichtung und externe Achsen.
  • Sicherheitskomponenten, damit die Arbeitsschutzvorschriften und Maschinenrichtlinien eingehalten werden. Hier empfehlen sich verschiedene Einhausungen oder Schutzvorhänge sowie eine Absauganlage.

Mit dem ROBiPAK, zu dem ein Schweißbrenner mit flexiblem Schlauchpaket, eine Brennerhalterung plus Stromquelle mit Software und Schnittstelle zum Cobot gehören, bietet ABICOR BINZEL bereits in einem Komplettpaket an. Die wichtigsten Einstellfunktionen der Stromquelle sind bereits in das UR-Bedienpaneel integriert, was die Programmierung erheblich vereinfacht.

Der ROBiPAK von ABICOR BINZEL ist ein Komplettpaket, bestehend aus Schweißbrenner mit flexiblem Schlauchpaket, Brennerhalterung plus Stromquelle mit Software und Schnittstelle zum Cobot - © Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG
Der ROBiPAK von ABICOR BINZEL ist ein Komplettpaket, bestehend aus Schweißbrenner mit flexiblem Schlauchpaket, Brennerhalterung plus Stromquelle mit Software und Schnittstelle zum Cobot © Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG

Damit der Einstieg in das Cobot-Schweißen gut gelingt, sollte die Schweißanlage mit dem Cobot sollte leicht zu bedienen sein. Je einfacher die Programmierung ist, desto leichter wird es für den Schweißer, das eigene Wissen in der Fügetechnik zu nutzen und den neuen Umgang mit dem Cobot als Gesamtlösung zu erleichtern.

Was gibt es noch optional für das Cobot-Schweißen?
  • Schweißrauchabsaugung

Verfügt ein Unternehmen nicht bereits über eine geeignete Schweißrauchabsaugung, muss diese in den Arbeitsprozess integriert werden. .

  • Brennerreinigungsstation

Sie ermöglicht das schnelle und effiziente Reinigen und das Vorbereiten der Gasdüse am Brennerhals vor dem nächsten Einsatz. Dieses System lässt sich leicht in der Schweißanlage mit Cobot integrieren.

Ganz wichtig: Sicherheit und Arbeitsschutz beim Schweißen mit einem Cobot

Sich bewegende Maschinenteile

Wenn der Cobot arbeitet, darf es zu keinem Kontakt mit sich bewegenden Bauteilen kommen, damit Unfälle ausgeschlossen sind. Daher prüfen Anlagenbauern entsprechende Risiken undberücksichtigen diese bei der Planung.

Strahlung und Spritzer

Um UV-Strahlungsemissionen zu verringern oder ganz auszuschließen, helfen ein Sichtschutz, eine Scheibe oder ein Vorhang. Dies gilt ebenso für Schweißspritzer. Die Schutzmittel dürfen natürlich keine schädlichen Auswirkungen auf den Menschen haben.

Einatmen gefährlicher Rauchgase

Dass gesundheitsschädlicher Schweißrauch aus dem Schweißprozess in die Atemwege gelangt, muss unbedingt verhindert werden. Eine Schweißrauchabsaugung ist deshalb zwingend erforderlich. Diese Vorschriften unterliegen der Richtlinie 2006/42/EG (Maschinenrichtlinie 1 und 2).

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Welche Grenzwerte und Vorgaben zu berücksichtigen sind, geht aus den Technischen Regeln (TRGS) TRGS 402 „Ermitteln und Beurteilen der Gefährdungen bei Tätigkeiten mit Gefahrenstoffen“, TRGS 900 „Arbeitsplatzgrenzwerte – Technische Regel für Gefahrenstoffe“ und TRGS 528 „Schweißtechnische Arbeiten – Technische Regel für Gefahrstoffe“ hervor. Darin steht auch, dass Schweißrauch an der Entstehungsstelle abgesaugt werden muss. Sofern das Equipment stimmt, ist das auch mit einem Cobot sehr leicht realisierbar.

Mit einem Cobot Kosten sparen

Das Einsparungspotenzial bei einer Anlage mit Cobots ist groß: Bereits die Tatsache, dass die Einschaltdauer (Lichtbogen AN) bei einer Handschweißanlage bei ca. 25–30 Prozent liegt und beim Cobot bei ca. 60–75 Prozent, lässt die Einsparungen erahnen. Innerhalb von 12 bis 18 Monaten hat sich daher die Anschaffung einer Anlage mit Cobots amortisiert.

Cobot-Schweißen – eine Investition in eine wirtschaftliche Zukunft

Cobots zeigen, dass Robotertechnik nicht immer eine kostenintensive Unbekannte sein muss. Im Gegenteil: Ein Cobot ist eine automatisierte Schweißlösung, die im Sinne eines Werkzeugs die Arbeit erleichtert und die Wirtschaftlichkeit erhöht. Außerdem schützt der Cobot den Menschen und entlastet den Schweißer, der seinen Roboter-Kollegen programmiert und bedient und sichs selbst intensiver auf hochwertige, anspruchsvolle Schweißaufgaben konzentrieren kann.

Das zeigt: Ein Cobot kann beim Schweißen in der industriellen Fertigung ein wirklich wertvoller Helfer sein.

(Quelle: Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG)

Schlagworte

AutomationAutomatisiertes SchweißenCobot-SchweißenCobots

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