Stillstandszeiten bei Schweißrobotern vermeiden bzw. reduzieren

Wo es um hohe Stückzahlen, Kosten- und Zeitdruck geht, leisten Schweißroboter wertvolle Hilfe. Mit ihnen erreicht man gleichbleibende Qualität in kürzester Zeit. Die Produktivität in der Automatisierung bzw. Robotik hängt jedoch auch maßgeblich davon ab, wie oft und wie lange ein Schweißroboter stillsteht, weil er neu bestückt, nach einem Crash wieder eingerichtet oder generell gewartet werden muss. Jede Sekunde Ausfallzeit zählt und kostet Geld. Und es lässt sich nicht pauschalisieren, wem Stillstandszeiten in der Produktion mehr weh tun: dem Konzern mit großen Roboterproduktionsstraßen oder dem kleinen Mittelständler, der nur einen Schweißroboter in Betrieb hat. Ein Schweißroboter in der Industrie muss möglichst störungsfrei funktionieren – und dabei hilft das richtige Equipment in der Produktion bzw. im Unternehmen. Erfahren Sie hier, wie Sie Stillstandszeiten bei Schweißrobotern verringern können.

Ursachen für Stillstandszeiten bei Schweißrobotern

Eine Sache vorweg: Die Ursachen für Stillstandszeiten beim Roboterschweißen müssen fallbezogen und von der individuellen Situation aus betrachtet werden. Dementsprechend müssen auch die erforderlichen Maßnahmen entschieden werden. Jede Roboterzelle in der industriellen Produktion ist als eigenständiges System zu betrachten und Fehlerquellen stecken überall.

Bereits bei der Auswahl des Equipments wird einer von drei wesentlichen Grundsteinen dafür gelegt, ob es häufiger zu Stillstandszeiten bei Schweißrobotern kommt oder ob der Prozess längere Zeit ohne Unterbrechungen läuft. Hierzu gehören:

1. Auswahl des Roboter-Schweißbrenners gemäß Anwendung
2. Wahl der Verschleißteile wie Stromdüse, Gasdüse, Gasverteiler und Liner
3. Schlauchpaket und Schlauchpaketführung
4. Roboterbrennerhalterung und Abschaltsicherung
5. Brenner-Reinigungsstation

Ein Muss: die »saubere« Roboterprogrammierung

Während die Auswahl des richtigen Schweißequipments die Hardware eines Schweißroboters darstellt, bildet der Bereich der Roboterprogrammierung den zweiten Grundstein, der einen störungsfreien Prozess garantiert. Eine »saubere« Programmierung ist sprichwörtlich das A und O dafür, dass die Schweißnaht vorschriftsmäßig gesetzt wird, die qualitativ hochwertigen Verschleißteile auch ihre guten Standzeiten erfüllen können und im Fall eines Crashs die Abschaltung zuverlässig erfolgt. Ohne eine ordnungsgemäße Programmierung des Roboters nützt selbst das beste Equipment nichts. Ist die Programmierung an nur einer Stelle nicht korrekt, läuft der Schweißprozess unrund bzw. ungenau und kann folgenreiche Auswirkungen auf Equipment und Produkte haben. Die Roboterprogrammierung ist so gesehen der »Herzschlag«, der für einen sauberen Ablauf des Schweißprozesses sorgt.

Der dritte Grundstein zum Reduzieren von ungeplanten Stillstandszeiten ist eine vorbeugende Instandhaltung.

Wir werden in diesem und zwei weiteren Blogs jeden der oben genannten fünf Punkte genau betrachten und Vorkehrungsmaßnahmen wie auch Lösungen aufzeigen.

1. Auswahl des Roboter-Schweißbrenners gemäß Anwendung

Beim Roboterschweißen geht es nicht nur heiß her, sondern teilweise auch ziemlich rabiat. Ein Roboterbrenner muss in seinem Alltag ziemlich viel aushalten: hohe Stromstärken, große Hitze, umherfliegende Schweißspritzer und gelegentlich auch mal einen mehr oder minder harten Crash. Für diese täglichen Belastungen muss er gebaut sein – und da gibt es große Unterschiede bei den Roboterschweißbrennern in der Industrie.

Schweißleistung

Generell gilt: Das Schweißbrennersystem muss passend zur Schweißleistung ausgelegt sein. Wir empfehlen:

• Leistungsbereich ≤ 250–300 A = gasgekühlt
• Leistungsbereich > 300 A = flüssiggekühlt

Es ist möglich, aber nicht ratsam, seine Bauteile mit einem gasgekühlten Brennersystem 400 Ampere bei 80 Prozent Einschaltdauer schweißen zu wollen. Bei hoher Prozesswärme und hoher Einschaltdauer muss das Roboterbrennersystem aktiv gekühlt werden. Die Kühlung des Brenners mit geeignetem Kühlmittel reduziert die Erwärmung der Verschleißteile wie z. B. Stromdüse und Gasdüse, die dadurch länger halten und weniger häufig gewechselt werden müssen. Dass es in dem genannten Beispiel zu Stillstandszeiten kommt, ist praktisch vorprogrammiert.

Brennergeometrie

Die Brennergeometrie wird passend zur Schweißaufgabe gewählt. Standard sind Roboterschweißbrenner mit den Biegewinkeln 22°, 35° und 45°. Gerade Roboterbrennerhälse – also 0° Biegung – sollten nach Möglichkeit nicht eingesetzt werden. Der Grund: Ein Schweißdraht hat bei seiner Führung durch den Schweißbrenner immer einen natürlichen Drall, die sogenannte Vordressur. Diese entsteht durch die Wicklung des Drahts auf eine Spule oder in ein Fass im Lieferzustand.

K300-Drahtkorbspule mit Aufspringmaß L=ca. 600 mm

Je größer das Aufspringmaß, desto gerichteter wird der Draht in die Stromdüse geführt. Die Anzahl der Drahtanlagepunkte in der Stromdüse ist entsprechend gering.

Weniger Anlagepunkte zur Stromübertragung bedeuten eine höhere Stromdichte pro Punkt. Eine größere Erwärmung ist die Folge. Bei geraden Brennerhälsen, wie vielfach im Automatenbetrieb eingesetzt, sind Drähte mit großem Aufspringmaß – das sind Durchmesser von 900 bis 1.200 mm – nur sehr schwierig zu verschweißen. Abhilfe schaffen hierbei sogenannte Drahtrichtwerke, die dem Draht eine bestimmte Dressur geben, sowie längere Stromdüsen oder auch engere Bohrungen in den Stromdüsen.

Für manche Anwendungen sind spezielle Brennergeometrien nötig, die dann unter den Begriff Sonderbrenner fallen. Wichtig für die Brennergeometrie ist, dass der Roboterschweißbrenner eine gute Zugänglichkeit zum Werkstück gewährleistet. Es sollte unbedingt vermieden werden, dass der Roboter ungünstig angestellt bzw. positioniert werden muss, um das zu schweißende Produkt gut erreichen zu können. Dieses könnte auf Kosten der Lebensdauer des Schlauchpakets gehen, wenn es dadurch zu starken Verdrehungen, Anschlagen, Hängenbleiben etc. kommt.

Wechselbare Brennerhälse

Viel Zeit kann man beim Einsatz von wechselbaren Brennerhälsen einsparen. Im Falle einer Wartung oder Störung lassen sich wechselbare Brennerhälse sehr schnell austauschen. Die Wartung selbst wird außerhalb der Roboterschweißzelle durchgeführt, so dass der Schweißroboter weiterschweißen kann. Mithilfe einer Einstelllehre sollte man den TCP prüfen und ggf. korrigieren. Danach ist der Brennerhals für den nächsten Wechsel wieder einsatzbereit. Der Wechsel des Bennerhalses kann dabei manuell vom Anlagenbediener durchgeführt werden, aber auch vollautomatisiert mithilfe von Brennerwechselsystemen wie z. B. dem ATS Rotor oder dem TES-System von ABICOR BINZEL.

Tipps

•  Achten Sie bei der Auswahl des Equipments für den Roboterschweißbrenner unbedingt auf Qualität.
• Sorgen Sie für eine »saubere« Programmierung des Roboters.
• Wählen Sie das Brennersystem passend zur Schweißleistung.
• Wählen Sie die Brennergeometrie entsprechend der Schweißaufgabe (bevorzugt sind die Biegewinkel 22°, 35° und 45°).
• Bei geraden Brennerhälsen muss verstärkt auf die Anlagepunkte in der Stromdüse zur Stromübertragung geachtet werden. Hier helfen Drähte mit kleinem Aufspringmaß (>900 mm), passende Drahtrichtwerke, längere Stromdüsen oder engere Bohrungen in den Stromdüsen.
• Achten Sie auf eine gute Zugänglichkeit des Roboterschweißbrenners zum Werkstück.
• Vermeiden Sie starkes Verdrehen und Anschlagen des Schlauchpakets.
• Wechselbare Brennerhälse sparen zusätzlich Zeit und reduzieren die Stillstandszeiten bei Schweißrobotern

ABICOR BINZEL bietet für alle Anforderungen passende Schweißbrenner-Lösungen für Industrieroboter:

• Verlässliche luft- und flüssiggekühlte MIG/MAG-Roboterschweißbrenner:
  • mit Wechselhalssystem bei häufig wechselnden Schweißaufgaben und zur deutlichen Reduzierung der Wartungszeiten am Schweißroboter
  • mit unterschiedlichen Brennerhalsgeometrien und -längen
  • belastbar und hochflexibel bis 600 Ampere
  • extra robust und crashstabil
  • besonders leistungsstark für extra lange Einschaltdauer
  • als Tandem-Schweißbrennersysteme für höchste Ansprüche
  • als Einstiegs-Roboterschweißbrenner für den Hochleistungsbereich

• WIG-Roboterbrennersystem für fast alle automatisierten WIG-Anwendungen
• Effiziente WIG-Allrounder-Systeme für das Schweißen von Bauteilen mit einfacher Geometrie
• Plasma-Roboterschweißbrenner für qualitativ sehr hochwertige Schweißnähte

Wenn Sie zu Roboterschweißbrennern mit Blick auf Stillstandszeiten bei Schweißrobotern Anmerkungen oder Fragen speziell für Ihr Unternehmen bzw. Ihre Anwendungen haben, hinterlassen Sie uns diese gerne im Kommentarfeld.

Im nächsten Blog zum Thema, wie man Stillstandszeiten bei Schweißrobotern verringern kann, geht es um die Wahl der Verschleißteile. Hier nehmen wir Stromdüse, Gasdüse, Gasverteiler und Liner bzw. Führungsspirale genau unter die Lupe.

Bis dahin …

Happy welding!