5 typische Fehler beim Schweißen mit einem Roboter

5 typische Fehler beim Schweißen mit einem Roboter

Der Schweißroboter wurde mühsam in stundenlanger Arbeit programmiert, doch während gerade Bahnen einwandfrei geschweißt werden, funktionieren Bogen überhaupt nicht. Obwohl der Schweißroboter synchronisiert und das Bauteil korrekt eingespannt ist, wird die Schweißnaht an die falsche Stelle gesetzt. Am Vortrag wurden etliche Bauteile tadellos geschweißt, am nächsten Tag ist die Schweißnaht plötzlich verschoben. Solche Szenarien dürften in Produktion nicht unbekannt sein.

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5 typische Fehler beim Schweißen mit einem Roboter

Das Schweißen mit einem Roboter ist sehr effizient und bietet einige Vorteile. Allerdings ist es auch anspruchsvoll und erfordert neben Erfahrung reichlich Wissen.

Wir nennen fünf typische Fehler beim Schweißen mit einem Roboter und zeigen, wie sie sich vermeiden lassen:

  1. Der Tool Center Point ist nicht eingestellt.

Beim Synchronisieren des Schweißroboters gehört es dazu, auch den Tool Center Point (TCP) einzustellen. Denn das Einstellen des TCP ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass alle Bahnen richtig geschweißt werden.

Andernfalls sind zwar die geraden Bahnen gut geschweißt, bei Rundungen oder Kreisen passt die Schweißnaht aber nicht mehr.

Der TCP wird zunächst auf einen Punkt eingestellt. Anschließend werden von hier aus mithilfe einer Ebene wenigstens die drei Achsen X, Y und Z kalibriert. Wenn die Position des Brenners in diese Achsen wechselt, darf sich der TCP nicht verändern.

Noch präziser wird der TCP, wenn bei der Kalibrierung acht oder mehr Punkte verwendet werden. Wie viele Kalibrierpunkte es letztlich sind, hängt vom Typ des Schweißroboters ab.

Der Schweißbrenner des Roboters behält die Einstellung durchgehend bei. Das ist auch dann der Fall, wenn die Arbeitsfläche wie zum Beispiel bei einem Dreh-Kipptisch zur Seite wegkippt.

Vom eingestellten Punkt aus berechnet die Steuereinheit des Roboters im Hintergrund den TCP zum Roboter oder zum Tisch.

Dadurch wird es möglich, dass der Roboter nicht nur gerade Bahnen, sondern eben auch Bögen und Kreise passgenau schweißen kann.

  1. Der Roboter hat keinen Kollisionsschutz.

Beim schnellen Fahren kann es passieren, dass der Schweißroboter irgendwo anstößt oder hängenbleibt und durch den Zusammenprall auch der Brennerhals verformt wird.

Steht der Schweißbrenner dann am vorderen Ende zum Beispiel wenige Millimeter zur Seite ab und bleibt der Schaden zunächst unbemerkt, sind auch alle Schweißbahnen um diese wenigen Millimeter versetzt.

Aus diesem Grund sollte jeder Schweißroboter mit einem Kollisionsschutz ausgestattet sein. Beim Kollisionsschutz handelt es sich um eine Abschaltsicherung, die zwischen dem Roboterarm und dem Schweißbrenner sitzt und im Fall eines Zusammenstoßes dazu führt, dass der Schweißbrenner sofort stehenbleibt.

Die Auslenkung der Abschaltsicherung verhindert Schäden am Brenner und über die Rückstellgenauigkeit fährt der Brenner zurück zu seinem ursprünglichen TCP.

Fehlt ein Kollisionsschutz, wird es immer mal wieder notwendig sein, einen verformten Brenner zu richten. Gleichzeitig muss der Brenner dann neu zum Roboter eingemessen und somit auch der TCP frisch eingestellt werden.

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Doch gerade das kann sehr aufwändig sein, denn meist sind sehr viele Programme auf einen einzigen TCP eingestellt.

  1. Die Spannvorrichtung oder das Bauteil ist fehlerhaft.

Jedes Schweißverfahren und jedes Bauteil erfordert eine Spannvorrichtung, die so genau ist, dass die zu schweißenden Bauteile immer wieder präzise und abgestimmt auf die Einstellungen am Roboter positioniert sind.

Ist die Spannvorrichtung fehlerhaft oder weist ein Bauteil Toleranzen auf, kann es zu Schweißfehlern kommen.

Ein synchronisierter Roboter kann grundsätzlich nur dann ordentlich arbeiten, wenn die Spannvorrichtung korrekt funktioniert, es keine großen Bauteilintoleranzen gibt und der TCP mit allen dazugehörigen Messungen stimmt. Abweichungen führen zu fehlerhaften Schweißungen.

Ein optischer Nahtführungssensor erkennt den Verlauf der zu schweißenden Naht und kann Toleranzen oder Veränderungen im Bauteil während des Schweißprozesses unmittelbar korrigieren.

Eine andere Möglichkeit ist, einen Lichtbogensensor für die Verfolgung der Schweißnaht einzusetzen.

Der Vorteil dabei ist, dass Unterschiede in der Spannung oder Stromstärke verarbeitet werden können, um die Bahnen im Lichtbogen zu korrigieren.

  1. Der Brennerhals passt nicht richtig.

Auch beim robustesten Schweißbrenner wird irgendwann ein Wechsel fällig. Doch jeder neue Brennerhals bringt das Risiko mit sich, dass er nicht absolut perfekt passt. Umso wichtiger ist eine sehr sorgfältige Überprüfung.

Dabei kommt es vor allem darauf an, dass der Winkel und die Länge des neuen Brennerhalses identisch sind. Andernfalls stimmt womöglich der eingestellte TCP nicht mehr.

Beim Schweißen mit dem Roboter leistet ein Wechselsystem mit mehreren Brennerhälsen in einer Drehkassette gute Dienste. Dabei werden die Brennerhälse auf einer Lehre ausgerichtet, bevor sie in das Wechselsystem eingesetzt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass jeder Brennerhals exakt passt.

Ist dann im Betrieb ein Brennerkopf verschlissen, entnimmt der Roboter eigenständig einen neuen Brennerhals aus der Kassette. So kann er den Schweißvorgang ohne Unterbrechung fortsetzen.

Die gebrauchten Brennerhälse wiederum können aus der Kassette genommen, gereinigt, mit frischen Verschleißteilen ausgestattet und erneut in das Wechselsystem eingesetzt werden.

Auf diese Weise ist immer ein ausreichender Nachschub an passgenauen Brennerhälsen vorhanden und die Standzeiten des Schweißroboters sinken deutlich.

  1. Das notwendige Fachwissen fehlt.

Das Schweißen mit einem Roboter in der industriellen Produktion erfordert eine geschulte Fachkraft. Es reicht nicht aus, einen Schweißer auf einen kurzen Lehrgang zu schicken und ihn dann etliche Monate später damit zu beauftragen, den Schweißroboter zu programmieren.

Ohne Praxis ist die Gefahr groß, dass es bereits an grundlegenden Dingen wie dem Einstellen vom TCP oder dem Synchronisieren der wesentlichen Elemente hapert.

Damit die Vorteile eines Schweißroboters in vollem Umfang ausgeschöpft werden können, sollte das Unternehmen auf die Angebote für Schulungen und Weiterbildungen des Roboterherstellers und der Berufsverbände zurückgreifen.

Genauso wichtig ist, den jeweiligen Schweißern die Möglichkeit einzuräumen, ihr erworbenes Fachwissen praktisch anzuwenden. Denn je mehr Erfahrung vorhanden ist, desto effektiver werden die Abläufe.

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Rudolf Bozart, - Schweißfachingenieur, Gerd Meinken - Schweißwerkmeister, Thorsten Kamps, Schweißer, Coautor und Buchautor und Christian Gülcan Unternehmer und Betreiber der Webseite, 2 Jahre Vertrieb von Dienstleistungen in Mechanik- und Mettallbearbeitung, schreiben hier alles Wissenswerte zu Schweißtechniken und Schweißverfahren, geben Tipps und Anleitungen zu Berufen, Schweißgeräten, Materialkunde und Weiterbildung.

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