Erreichbarkeit beim Roboterschweißen: Zugang prüfen, bevor automatisiert wird

Eine Schweißnaht kann innerhalb der nominellen Reichweite eines Roboters liegen und trotzdem ein ungeeigneter Kandidat für das Roboterschweißen sein. Schweißen erfordert Orientierung, Freiraum und Prozesszugang, daher sollte die Erreichbarkeit als Gesamtsystem aus Roboter, Brenner, Vorrichtung und Werkstück geprüft werden.

Mit dem Werkzeug beginnen, nicht nur mit dem Roboterhandgelenk

Roboter-Reichweitendiagramme beschreiben üblicherweise das Handgelenk oder den Flansch. Der Schweißbrenner, die Halsgeometrie, die Kontaktspitze, das Dresspaket und das Sensorpaket erstrecken sich über diesen Punkt hinaus. Ein realisierbarer Pfad muss einen nutzbaren Arbeitswinkel und Vorschubwinkel bewahren und gleichzeitig diese Komponenten von Bauteil und Vorrichtung fernhalten.

Tiefe Kästen, Rippen, enge Spalte und Fügepositionen nahe an Spannvorrichtungen sind häufige Quellen für falsch positive Ergebnisse in der frühen Layoutphase. Ein CAD-Modell, das nur den Arm prüft, kann die Werkzeuggeometrie übersehen, die tatsächlich in die Fügeposition eindringt.

Den gesamten Pfad prüfen, nicht eine einzelne Pose

Erreichbarkeit ist kontinuierlich. Der Roboter muss in die Fügeposition einfahren, den erforderlichen Pfad schweißen und ausfahren, ohne eine Singularität, Gelenkgrenze oder Kollisionszone zu durchqueren. Mehrlagenschweißungen können zudem unterschiedliche Offsets oder Brennerwinkel zwischen den Lagen erfordern.

Bei großen Strukturen prüfen, wie sich der Pfad über den gesamten Toleranzbereich ändert, nicht nur in der nominellen CAD-Position. Wenn Sensorik oder Nahtverfolgung geplant ist, das Sichtfeld des Sensors und die Korrekturbewegung einbeziehen, die während des Schweißens auftreten kann.

Positionierer gezielt einsetzen

Ein Positionierer kann das Werkstück in eine günstigere Schweißlage drehen und andernfalls schwierige Fügepositionen in den Arbeitsbereich des Roboters bringen. Das kann extreme Armhaltungen reduzieren, führt jedoch eigene Einschränkungen ein: Nutzlast, Schwerpunkt, Vorrichtungssteifigkeit, Kabelführung, Rotationsfreiraum und Fähigkeit zur koordinierten Bewegung.

Vorrichtungszugang ist Teil des Robotzugangs

Spannvorrichtungen und Positionierelemente sind für die Wiederholgenauigkeit erforderlich, können jedoch den Brenner oder Sensor blockieren. Eine Erreichbarkeitsstudie sollte daher ein realistisches Vorrichtungskonzept verwenden und nicht nur ein Werkstück ohne Vorrichtung. Berücksichtigen Sie ebenfalls, wie Bediener das Bauteil laden, prüfen und nach dem Schweißen entnehmen.

Eine Zugangs-Checkliste vor der Angebotserstellung erstellen

Nützliche Eingaben sind ein 3D-Modell oder Zeichnungen, die erwartete Werkstückvarianz, eine Schweißnahtliste, bevorzugte Schweißpositionen, das Vorrichtungskonzept, Optionen zur Roboterinstallation, Einschränkungen durch Boden und Kran sowie die erforderliche Sensorik. Kennzeichnen Sie Nähte, die eindeutig zugänglich, bedingt zugänglich oder voraussichtlich manuell zu schweißen sind.

AGR nutzt diese Art der Überprüfung, um die Automatisierungsgrenze vor dem detaillierten Systementwurf festzulegen. Ziel ist es nicht, jede Schweißnaht in den Roboterschweiß-Umfang zu zwingen, sondern eine Konfiguration zu identifizieren, die die vorgesehenen Nähte unter vertretbaren Prozessbedingungen erreichen kann.