01.03.2023
Praxistipp
Kürzere Stillstandszeiten beim Robotrerschweißen
In der industriellen Produktion können Schweißroboter eine wertvolle Unterstützung sein. Bei hohen Stückzahlen, die möglichst schnell und günstig hergestellt werden müssen, stellen Schweißroboter eine gleichbleibend hohe Qualität sicher. Allerdings hängt die Produktivität von Schweißrobotern stark davon ab, wie oft es durch Wartungen, Crashs oder ähnliches zu Stillstandszeiten kommt. Und jede Sekunde Stillstand kostet Geld. Diese verlorene Zeit kann für Unternehmen jeglicher Größenordnung wirtschaftliche Auswirkungen haben – ob es sich um einen Konzern mit großen Roboterproduktionsstraßen oder einen kleinen Mittelständler mit nur einem Schweißroboter handelt. Um Stillstandszeiten bei Schweißrobotern zu minimieren, ist das richtige Equipment in der Produktion von großer Bedeutung. In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie Stillstandszeiten bei Schweißrobotern am besten reduzieren können.
Mögliche Gründe für Stillstandszeiten bei Schweißrobotern
Es gibt viele unterschiedliche Faktoren, die zu Stillstandszeiten führen können. Es ist also wichtig, jeden Fall individuell zu betrachten und zu analysieren, um geeignete Maßnahmen ergreifen zu können. In der industriellen Produktion ist jede Roboterzelle als eigenständiges System anzusehen und Fehlerquellen können sich überall verstecken.
Bereits die Wahl des richtigen Equipments ist einer von drei wesentlichen Grundpfeilern, um Stillstandszeiten bei Schweißrobotern zu vermeiden. Hierzu gehören:
- Wahl des geeigneten Roboter-Schweißbrenners für die jeweilige Anwendung
- Sorgfältige Auswahl von Verschleißteilen (z. B. Stromdüse, Gasdüse, Gasverteiler, Liner)
- Schlauchpaket und dessen Führung
- Halterung und Abschaltsicherung des Roboterbrenners
- Brenner-Reinigungsstation und Wartung
Unabdingbar: Eine ordentliche Roboterprogrammierung
Der zweite Grundpfeiler ist die Programmierung des Schweißroboters. Diese stellt sicher, dass die Schweißnaht vorschriftsmäßig gesetzt wird, die möglichst lange ihren Dienst erfüllen und im Falle einer Kollision der Roboter sicher abgeschaltet wird. Selbst die beste Ausrüstung ist nutzlos, wenn die Programmierung nicht korrekt ist. Eine Programmierung mit nur einer Ungenauigkeit lässt den Schweißprozess unrund und ungenau laufen. Das hat Auswirkungen auf Equipment und Produkte. Die Programmierung des Schweißroboters ist ein wesentlicher Bestandteil für einen möglichst reibungslos laufenden Schweißprozess.
Der dritte Grundpfeiler zum Verringern von Stillstandszeiten ist eine vorbeugende Instandhaltung.
In diesem und den kommenden zwei Artikeln zu diesem Thema werden die fünf genannten Punkte genauer betrachtet und aufgezeigt, wie man typischen Problemen vorbeugt und Herausforderungen löst.
1. Wahl des geeigneten Roboter-Schweißbrenners für die jeweilige Anwendung
Roboterschweißen stellt hohe Anforderungen an die Ausrüstung, da extreme Temperaturen und Belastungen wie hohe Stromstärken, fliegende Schweißspritzer und gelegentliche Kollisionen an der Tagesordnung stehen. Der Roboterbrenner muss entsprechend konstruiert sein, um diesen Belastungen standzuhalten. In der Industrie gibt es eine große Bandbreite an Roboterschweißbrennern, die sich stark voneinander unterscheiden können.
Schweißleistung
Allgemein gilt: Das Schweißbrennersystem muss für die geplante Schweißleistung ausgelegt sein. Wir empfehlen:
- Leistungsbereich ≤ 250–300 A = gasgekühlt
- Leistungsbereich > 300 A = flüssiggekühlt
Bauteile mit einer Leistung von 400 Ampere und einer Einschaltdauer von 80 Prozent mit einem gasgekühlten Brennersystem zu schweißen ist zwar machbar, aber wenig ratsam. Denn bei hohen Temperaturen im Schweißprozess und hoher Einschaltdauer muss das Roboterbrennersystem aktiv gekühlt werden. Indem man den Brenner mit einem geeigneten Kühlmittel kühlt, verlängert man nicht nur dessen Lebensdauer. Auch die Verschleißteile wie Stromdüse und Gasdüse halten länger und müssen weniger oft gewechselt werden. Natürlich kann man wie im Beispiel oben schweißen, allerdings erhöht sich damit die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Stillstands, weil die Belastung einfach zu hoch ist.
Brennergeometrie
Die Geometrie des Schweißbrenners muss zur Schweißaufgabe passen. Standardmäßig werden Roboterschweißbrenner mit den Biegewinkeln 22°, 35° und 45° verwendet. Wir empfehlen, von Roboterbrennerhälsen mit 0° Biegung abzusehen. Der Grund dafür ist, dass der Schweißdraht bei seiner Führung durch den Brenner immer einen natürlichen Drall aufweist, die sogenannte Vordressur. Diese entsteht durch das Aufwickeln des Drahts auf eine Spule oder in ein Fass im Lieferzustand.
Bei einem größeren Aufspringmaß wird der Draht gerichteter in die Stromdüse geführt. Dadurch gibt es weniger Anlagepunkte in der Stromdüse zur Stromübertragung.
Je weniger Anlagepunkte der Draht in der Stromdüse hat, desto höher ist die Stromdichte pro Punkt. Es kommt zur größeren Erwärmung. Bei geraden Brennerhälsen, die oft bei Schweißautomaten verwendet werden, ist es schwierig, Drähte mit großem Aufspringmaß (Durchmesser von 900 bis 1.200 mm) zu verschweißen. Eine Möglichkeit zur Behebung dieses Problems sind sogenannte Drahtrichtwerke. Sie verleihen dem Draht eine bestimmte Dressur. Eine weitere Lösung sind längere Stromdüsen oder auch engere Bohrungen in den Stromdüsen.
Für manche Anwendungen sind spezielle Brenner mit besonderen Brennergeometrien erforderlich, die als Sonderbrenner bezeichnet werden. Für den Roboterbrenner muss durchweg eine gute Zugänglichkeit zum Werkstück gewährleistet sein. Wird der Roboter beispielsweise ungünstig angestellt, kann das zu Anschlagen, Verdrehungen oder Hängenbleiben des Schlauchpakets führen. Mit einer guten Zugänglichkeit wird das Schlauchpaket geschont und unnötige Stillstandszeiten vermieden.
Wechselhälse
Eine weitere Möglichkeit, um Stillstandszeiten bei Schweißrobotern zu verringern, ist der Einsatz von austauschbaren Brennerhälsen, den sogenannten Wechselhälsen. Diese lassen sich bei Wartungsarbeiten oder Störungen schnell austauschen und ermöglichen es, die Wartung auch außerhalb der Schweißroboterzelle durchzuführen. Dadurch kann der Roboter ohne Unterbrechung weiterarbeiten. Es ist wichtig, den TCP des Brennerhalses mithilfe einer Einstelllehre zu prüfen und gegebenenfalls zu korrigieren, bevor er erneut verwendet wird. Der Brennerhalswechsel kann manuell vom Anlagenbediener oder automatisiert mithilfe von speziellen Brennerwechselsystemen wie z. B. dem ATS-Rotor oder dem TES-System von ABICOR BINZEL durchgeführt werden.
Hier nochmal zusammenfassend einige Tipps zu Reduzierung von Stillstandszeiten bei Schweißrobotern:
- Berücksichtigen Sie bei der Auswahl des Roboter-Schweißequipments die Qualität.
- Stellen Sie sicher, dass die Roboterprogrammierung ordentlich ist.
- Wählen Sie das Brennersystem entsprechend der Schweißleistung.
- Wählen Sie die Brennergeometrie passend zur Schweißaufgabe (Biegewinkel von 22°, 35° oder 45° sind bevorzugt).
- Achten Sie bei geraden Brennerhälsen auf die Drahtanlagepunkte in der Stromdüse. Nutzen Sie Drähte mit kleinem Aufspringmaß (>900 mm), Drahtrichtwerke, längere Stromdüsen oder engere Bohrungen in den Stromdüsen.
- Ermöglichen Sie dem Roboterschweißbrenner eine gute Zugänglichkeit zum Werkstück.
- Vermeiden Sie starke Verdrehungen oder Anschläge, um Beschädigung am Schlauchpaket vorzubeugen.
- Nutzen Sie wechselbare Brennerhälse, um Zeit für den Brennerhalswechsel und somit Stillstandszeiten einzusparen.
ABICOR BINZEL bietet eine große Auswahl an Brennerlösungen fürs Schweißen mit Industrierobotern:
- Verlässliche gas- und flüssiggekühlte MIG/MAG-Roboterschweißbrenner:
- mit Wechselhalssystemen als effektive Lösung für häufig wechselnde Schweißaufgaben und einer drastischen Verringerung von Wartungszeiten am Schweißroboter
- mit einer breiten Auswahl an Brennerhälsen in verschiedenen Geometrien und Längen
- mit einer hohen Belastbarkeit und Flexibilität bis 600 Ampere
- mit ausgezeichneter Stabilität und Robustheit
- mit besonders hoher Leistung für lange Betriebsdauer
- als Tandem-System für anspruchsvolle Anwendungen
- als Einstiegs-System für den Hochleistungsbereich
- WIG-Roboterbrennersystem: geeignet für fast alle automatisierten WIG-Anwendungen
- WIG-Allrounder-Systeme: für das Schweißen von einfach geformten Bauteilen
- Plasma-Roboterschweißbrenner: für sehr hochwertige Schweißnähte
In einem weiteren Beitrag zum Thema „Stillstandszeiten bei Schweißrobotern verringern“ dreht sich dann alles um die Wahl der Verschleißteile wie Stromdüse, Gasdüse, Gasverteiler sowie Liner bzw. Führungsspirale.
(Quelle: Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG)
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