Was ist ein kollaborativer Schweißroboter?
Kollaborativer Schweißroboter
Kollaborativer Schweißroboterist ein kollaborativer Roboterarm, der am Ende mit einer Schweißpistole und einer externen Schweißstromversorgung ausgestattet ist. Es integriert Roboterbewegungssteuerung, mehrdimensionale Kraftmessung, visuelle Wahrnehmung und Schweißprozesssteuerungstechnologie. Dabei handelt es sich um eine automatisierte Anlage, die die Schweißbearbeitung synchron mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsbereich ohne starre physische Isolation durchführen kann.
Funktionsprinzip des kollaborativen Schweißrobotersystems
Die gesamte Arbeitsstation basiert auf der koordinierten Bewegungsbahn des Roboterarms, den Prozessparametern der Schweißstromversorgung und dem Drahtvorschubsystem und ist auf eine Lernsoftware zum Speichern von Schweißprogrammen angewiesen, um ein kontinuierliches und stabiles automatisiertes Schweißen zu erreichen.
Die Kernhardware besteht aus 5 Kategorien:
- Roboterarm: Ausgestattet mit einem Sicherheitsmodul zur Kraftsteuerung, das Schweißpistolen, Kabel und Sensorkomponenten trägt, um sich für den mobilen Betrieb genau entlang voreingestellter Flugbahnen zu bewegen und zu positionieren.
- Schweißstromversorgung: Das Kernnetzteil für das Lichtbogenschweißen kann die Spannung stabilisieren, Schweißstrom, Spannung, Drahtvorschubgeschwindigkeit und Schutzgasdurchfluss in Echtzeit anpassen und verschiedene Schweißprozesse wie MIG/WIG/Plasma anpassen.
- Schweißpistole: ein Werkzeug, das am Ende eines Roboterarms verwendet wird, um Strom zu leiten, Schweißdraht/Schutzgas zu transportieren und direkt einen Schweißlichtbogen zu erzeugen, um die Schweißung abzuschließen.
- Drahtvorschub:Standardausrüstung für das Schmelzelektrodenschweißen (MIG), die in der Lage ist, Volldraht/Fülldraht gleichmäßig zu transportieren, die Lichtbogenlänge zu stabilisieren und Schweißspritzer zu reduzieren.
- Lehrgerät + unterstützende Prozesssoftware:Visuelle Drag-and-Drop-Lehroberfläche, Schweißer ziehen den Roboterarm manuell per Drag-and-Drop, um die Schweißbahn aufzuzeichnen, integrierte Schweißparameterbibliothek.
Kollaborativer Schweißroboter vs. industrieller Schweißroboter
| Vergleichsartikel | Kollaborativer Schweißroboter | Traditioneller industrieller Schweißroboter |
|---|---|---|
| Programminbetriebnahme | Drag-{0}}und-Programmierung beibringen. Schweißer ohne Fundament können nach mehrstündiger Schulung selbstständig Programme erstellen und ändern, was eine schnelle Inbetriebnahme bei Produktionsumstellungen ermöglicht. | Punkt-zu-Punkt-Programmierung/Offline-Programmierung. Bediener müssen die Logik des Robotercodes beherrschen; Die Kompetenzerlangung dauert Wochen bis Monate, was zu einem langen Inbetriebnahmezyklus für Produktionsumstellungen führt. |
| Betriebsgeschwindigkeit / Nennlast | Segmentierter geschwindigkeits-begrenzter Betrieb mit relativ geringer Nennlast. Geeignet für kleine und mittelgroße Werkstücke, leichte Schweißbrenner und Sensorbaugruppen. | Kontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsbetrieb mit verfügbaren Hochleistungsmodellen. Ideal für die langfristige Massenproduktion schwerer Werkzeuge und großer Werkstücke. |
| Sicherheitsschutzanforderungen | Nach vollständiger-Gefährdungsbeurteilung des Gebiets ist kein Sicherheitszaun erforderlich. Eingebauter-Kraftbegrenzungs-, Kollisionsstopp- und Geschwindigkeitsreduzierungsschutz; Es ist lediglich eine einfache lokale Abschirmung erforderlich. | Vollständig geschlossene Sicherheitszäune, Bereichssicherheitsscanner und mehrere harte Notstopps sind obligatorisch und erfordern eine isolierte Betriebszone mit hohen Infrastrukturkosten für Sicherheitseinrichtungen. |
| Belegung der Grundfläche | Leichter Roboterkörper-Stützboden, umgekehrte und seitliche Montage. Es kann bei minimalem Platzbedarf direkt an bestehenden Handarbeitsplätzen nachgerüstet werden. | Erfordert einen unabhängigen isolierten Arbeitsplatz mit reserviertem Sicherheitsbereich für den Zugang und die Wartung des Personals, was zu einer geringen Standortauslastung führt. |
| Gesamtinvestitionskosten | Moderater Anschaffungspreis für den Roboterkörper; Keine hohen Kosten für Schutzzaun-Infrastruktur und integrierte Inbetriebnahme, dadurch geringer Nachrüstaufwand. | Geringerer Stückpreis für den Roboter selbst, jedoch hohe Gesamtkosten einschließlich Schutzzaun, Tiefbau, professionelle Systemintegration und langfristig ausgelagerte Programmierdienste. |
| Anwendbarer Produktionsmodus | Flexible Produktion mit mehreren Produkttypen, kleinen Losgrößen und häufigem Auftragswechsel. | Standardisierte Fließband-Massenfertigung mit wenigen Produktvarianten, großen Losgrößen und festen Werkstückspezifikationen. |
Anpassung und Anpassungsszenarien kollaborativer Schweißroboter
Szenarien zur Auswahl kollaborativer Schweißroboter:
- Es gibt mehrere Produktkategorien und kleine Einzelserienfertigungen, die einen häufigen Wechsel der bearbeiteten Werkstücke erfordern.
- Es gibt einen erheblichen Verlust an Schweißern in der Branche, Schwierigkeiten bei der Rekrutierung und Bindung von Arbeitskräften und eine große Lücke bei der manuellen Schweißkapazität.
- Das Auftragsvolumen schwankt stark und es ist notwendig, die Automatisierungsproduktionskapazität flexibel zu erhöhen oder zu verringern, was die Montagelinie nicht reparieren kann.
- Bearbeitung von kleinen und mittelgroßen Bauteilen, wobei Werkstückgewicht und -größe im Bereich der Arbeitsarmlast und des Arbeitsradius liegen.
- An der Maschinenmischstation müssen Schweißer synchron Schweißarbeiten laden, polieren und reparieren, während Roboter kollaborative Schweißvorgänge durchführen.
- Der Werkstattgebäuderaum ist kompakt und weist keine Leerräume für den Bau geschlossener Roboterschutzarbeitsplätze auf.
Szenarien, die für den Einsatz kollaborativer Schweißroboter nicht geeignet sind:
- Großserienfertigung einer einzelnen Komponente (herkömmliche Industrieroboter haben niedrigere Produktionskosten pro Stück).
- Der Bedarf an ultrahochpräzisem Schweißen in der Luftfahrt, dem Militär und anderen Industriezweigen erfordert mehrlagige und komplexe Schweißnähte an dicken Blechen mit strenger Kontrolle der Schweißnahtkonsistenz und -verformung.
- Große, hochbelastbare Strukturbauteile, deren Werkstückgewicht und -größe die Nennlast und den maximalen Arbeitsradius des kollaborativen Roboters überschreiten.
- Reine nicht-standardmäßige, einmalige-kundenspezifische Werkstücke, keine doppelten Bestellungen, hohe Häufigkeit jährlicher Produktionsänderungen und keine wiederverwendbaren Schweißverfahren.
- Hochgeschwindigkeits-Laserschweiß-Massenproduktionslinien stellen strenge Anforderungen an die Geschwindigkeit der Schweißlinie.
Schweißverfahren und kompatible Materialien
| Schweißprozess | Kohlenstoffstahl | Edelstahl | Aluminiumlegierung | Ergänzende Hinweise |
|---|---|---|---|---|
| MIG/GMAW (Metall-Lichtbogenschweißen) | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ | Das gängige Verfahren für kollaboratives Schweißen mit einfacher Inbetriebnahme und hoher Gesamteffizienz. Beim Schweißen von Aluminiumlegierungen kommt es häufig zu Porosität, weshalb eine gepulste Stromversorgung erforderlich ist. |
| WIG/GTAW (Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen) | ★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ | Es liefert ein schönes Schweißbild mit wenig Spritzern und eignet sich für dünnwandige Präzisionsteile. Die Schweißgeschwindigkeit ist gering und für den Passspalt der Werkstücke ist eine hohe Präzision erforderlich. |
| Laserschweißen | ★★★ (High-End-Modelle) | ★★★ (High-End-Modelle) | ★★★ (High-End-Modelle) | Es zeichnet sich durch eine hohe Schweißgeschwindigkeit und minimale thermische Verformung aus. Die komplette Laser-Workstation ist mit extrem hohen Kosten verbunden und nur für hochpräzise Teile anwendbar. |
| Plasmaschweißen | ★★★ | ★★★ | ★★ | Ein spezielles Nischenverfahren, das nur für präzise Dichtungsschweißnähte an dünnwandigen Teilen verwendet wird und schlecht allgemein anwendbar ist. |
Bei Einzel-{0}}Eckverbindungen und Stumpfnähten dünner und mittlerer -Dicke ist der kollaborative Schweißroboter in der Lage, eine stabile Stapelbearbeitung ohne den Einsatz zusätzlicher Sensorgeräte durchzuführen.
Bei der Durchführung von Mehrlagen- und Mehrlagenschweißungen an Blechen mit einer Dicke von 6 mm oder mehr muss der kollaborative Schweißroboter mit einem Schweißnahtverfolgungssystem und hochpräzisen Positionierungsvorrichtungen ausgestattet sein. Solche Konfigurationen können Lückenabweichungen bei der Werkstückmontage ausgleichen und so häufige Schweißfehler wie Schweißwulstversatz und unvollständige Verschmelzung verhindern.
Die größte technische Einschränkung liegt im kontinuierlichen mehrlagigen Schweißen von ultra-dicken Hochleistungsblechen von mehr als 20 mm. Unter solchen Arbeitsbedingungen ist der kollaborative Schweißroboter durch die unzureichende Belastbarkeit und strukturelle Steifigkeit seines kollaborierenden Arms eingeschränkt, was dazu neigt, Vibrationen zu erzeugen und die Schweißgenauigkeit insgesamt weiter zu beeinträchtigen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass kollaborative Schweißroboter die Platz- und Sicherheitsbarrieren herkömmlicher industrieller Schweißgeräte durchbrechen und eine flexible Mensch-Maschine-Zusammenarbeit, niedrige Transformationskosten und eine einfache Bedienung kombinieren. Sie lösen perfekt die Probleme der Verarbeitung vielfältiger Kleinserien-, des Mangels an Schweißern und der begrenzten Werkstattfläche, mit denen die meisten kleinen und mittleren Fertigungsunternehmen konfrontiert sind.
Obwohl kollaborative Schweißroboter schwere Industrieroboter für die Massenproduktion in großem Maßstab und das Präzisionsschweißen ultradicker Bleche nicht vollständig ersetzen können, haben sie sich zur bevorzugten leichten automatisierten Schweißlösung für flexible Fertigungsszenarien entwickelt. Unterstützt durch ausgereifte MIG-, WIG- und zusätzliche Laser-/Plasma-Schweißverfahren, gepaart mit visueller Nahtverfolgung und Krafterfassungsmodulen, liefert unsere kollaborative Schweißserie eine stabile, konsistente Schweißqualität mit schnellem Produktionswechsel.
Wenn Sie Probleme mit der instabilen manuellen Schweißeffizienz, häufigen Produktwechseln oder unzureichendem Platz in der Fabrik haben, kann unser kollaboratives Schweißrobotersystem an Ihre Werkstückgröße, Ihr Material und Ihren Chargenbedarf angepasst werden. Kontaktieren Sie unser technisches Team für-Vor-Ort-Workstation-Layoutplanung, Prozesstests und-schlüsselfertige Automatisierungstransformationslösungen aus einer Hand.
