2025-02-15

Komponenten robotergestützter Schweißsysteme - Schlüsselaspekte und Technologien

Die Automatisierung von Schweißprozessen durch Industrieroboter ist in vielen Branchen zum Standard geworden. Steigende Qualitätsanforderungen, das Streben nach höherer Produktionseffizienz und die Gewährleistung der Arbeitssicherheit sind die Haupttreiber für die Entwicklung des robotergestützten Schweißens. Dieser Artikel stellt die Schlüsselkomponenten robotergestützter Schweißsysteme vor, erläutert deren Bedeutung, technische Parameter und ihre Rolle in integrierten Fertigungsstationen.

1. Industrieroboter

1.1. Arten von Schweißrobotern

In industriellen Anwendungen werden am häufigsten anthropomorphe (serielle) Roboter mit sechs Bewegungsachsen eingesetzt, die eine hohe Flexibilität bei der Führung des Schweißbrenners bieten. Alternativ kommen auch folgende Roboter zum Einsatz:

• SCARA-Roboter - ideal für einfache Aufgaben auf ebenen Flächen,
• Parallelroboter - ermöglichen schnelle Bewegungsabläufe,
• Portalroboter (Gantry-Systeme) - geeignet für großformatige Konstruktionen.

1.2. Wichtige technische Parameter

Zu den wichtigsten Spezifikationen eines Industrieroboters gehören:

• Traglast: von wenigen Kilogramm bis zu mehreren hundert Kilogramm,
• Reichweite: typischerweise 1,4 m bis über 3,5 m,
• Wiederholgenauigkeit: ±0,05-0,1 mm,
• Anzahl der Achsen: Standardmäßig 6, aber auch 7-Achsen-Systeme verfügbar,
• Bewegungsgeschwindigkeit: bis zu 2 m/s,
• Umgebungsbeständigkeit: spezielle Schutzvorrichtungen gegen Schweißprozesseinflüsse.

1.3. Spezialisierte Konstruktion

Bei Schweißrobotern kommen besondere Lösungen zum Einsatz, wie z. B.:

• Hollow-Wrist-Technologie (interne Kabelverlegung im Handgelenk),
• thermische Schutzabdeckungen,
• Kühlsysteme, die den Roboter vor Prozessbedingungen schützen.

2. Schweißzubehör

2.1. Schweißbrenner

Schweißbrenner sind das zentrale Verbindungselement zwischen Roboter und Schweißprozess:

• MIG/MAG-Brenner (luft- oder flüssigkeitsgekühlt, mit Sensoren ausgestattet),
• TIG-Brenner (mit Option zur Kaltdrahtzufuhr),
• Laser- und Hybridköpfe für anspruchsvolle Laser- und Hybridschweißverfahren.

2.2. Zuführung von Zusatzmaterial

Zu den Zuführsystemen gehören:

• Push-, Pull- und Push-Pull-Drahtvorschub,
• Standardspulen und große technologische Trommeln,
• Führungssysteme für verschiedene Schweißmaterialien.

2.3. Brennerhalterungen

Arten von Halterungen:

• starre Befestigungen,
• ausgleichende Halterungen (für Toleranzkompensation),
• schnellwechselbare Systeme mit Anti-Kollisions-Schutz.

3. Steuerungssysteme und Software

3.1. Robotersteuerungen

Moderne Steuerungen bieten:

• Integration von Bewegungs- und Schweißprozessen,
• Ansteuerung externer Zusatzachsen,
• erweiterte Bahninterpolation,
• Sicherheitsmodule nach ISO/TS 15066,
• Kompatibilität mit MES/ERP-Produktionssystemen.

3.2. Schweißstromquellen

Wichtige Funktionen:

• digitale Prozesssteuerung,
• Betriebsmodi wie CMT oder Impulsschweißen,
• Echtzeit-Überwachung der Parameter,
• netzwerkfähige Kommunikation mit der Steuerung.

3.3. Programmiermethoden für Roboter

Die Programmierung erfolgt durch:

• Punktlernen (Teach-in),
• Offline-Programmierung (CAD/CAM),
• hybride Ansätze, die beide Methoden kombinieren.

4. Hilfskomponenten

4.1. Positionierer und Drehtische

Sie optimieren die Zugänglichkeit der Schweißteile durch:

• ein-, zwei- und dreiachsige Systeme,
• präzise Synchronisation mit dem Roboter,
• Tragfähigkeiten von wenigen Kilogramm bis zu mehreren Tonnen.

4.2. Roboter-Transport- und Positioniersysteme

Erweitern den Arbeitsraum durch:

• Fahrschienen,
• Portalsysteme,
• säulengestützte und mobile Positionierlösungen.

4.3. Werkstück-Spannsysteme

Erhöhen Wiederholgenauigkeit und Präzision:

• pneumatische und hydraulische Spannungen,
• modulare Schnellspannsysteme,
• Vorrichtungen zur Kompensation thermischer Verformungen.

5. Sensorsysteme und Prozessüberwachung

5.1. Prozesssensoren

Wichtige Sensoren:

• Lichtbogensensoren (Spannungsmessung),
• Bildverarbeitungssysteme (2D-/3D-Kameras, Laserscanner),
• Tastsensoren.

5.2. Echtzeit-Qualitätskontrolle

Systeme für:

• elektrische Prozessüberwachung,
• visuelle Schweißnahtprüfung,
• ultraschallbasierte Fehlererkennung,
• Datenanalyse zur Anomalieerkennung.

6. Integration und Sicherheit

6.1. Arbeitssicherheit

Umfasst:

• Lichtschranken,
• Schutzabdeckungen,
• Not-Aus-Systeme nach ISO 10218 und ISO/TS 15066.

6.2. Luftfiltersysteme

Lokale und zentrale Filtersysteme sorgen für eine sichere Arbeitsumgebung.

6.3. Digitale Produktionsintegration

Schweißstationen sind vollständig in MES/ERP-Systeme, IoT-Plattformen und Digital-Twin-Technologien eingebunden.

Zusammenfassung

Moderne robotergestützte Schweißsysteme sind komplexe Lösungen, die auf der Integration von Industrierobotern, fortschrittlicher Sensorik, digitalen Steuerungssystemen und Produktionsmanagement basieren. Der Erfolg ihrer Implementierung hängt von der richtigen Auswahl der Komponenten und dem Verständnis ihrer Wechselwirkungen ab.

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