Roboterschweißen und Automatisierung in der modernen Werkstatt

Viele Jahre lang war das Roboterschweißen großen Fabriken mit langen Serien vorbehalten, etwa der Automobilindustrie. Heute findet man Schweißroboter auch in kleineren und mittleren Metallbaubetrieben, weil die Technologie günstiger und leichter für kürzere Serien einzurichten geworden ist. Für den Metallbauer bedeutet das, dass sich die Rolle oft vom eigenhändigen Führen des Brenners hin zum Planen, Programmieren und Kontrollieren der Arbeit des Roboters verschiebt.

• 01Gleichmäßigkeit: Der Roboter schweißt dieselbe Naht jedes Mal auf dieselbe Weise
• 02Höhere Produktivität und kürzere Taktzeit bei der Serienfertigung
• 03Weniger Schwankungen in der Qualität, weil die menschliche Ermüdung und Streuung aus dem Lichtbogen selbst herausgenommen wird
• 04Besseres Arbeitsumfeld, wenn der Mensch von Rauch, Licht und wiederholten Bewegungen weggeholt wird

Eine typische Schweißroboterzelle besteht aus dem Roboterarm selbst mit Schweißbrenner, einem oder mehreren Positionierern, die das Werkstück drehen, damit der Roboter alle Nähte erreichen kann, einer Spannvorrichtung, die das Werkstück jedes Mal präzise in Position hält, sowie Schutzeinhausung und Lichtvorhängen, die den Roboter stoppen, wenn im Betrieb eine Person zu nahe kommt.

Die Bahn des Roboters lässt sich auf zwei Arten programmieren. Beim Online-Programmieren führt man den Roboter mit einem Handbediengerät manuell durch die Bewegungen, während er die Positionen lernt. Beim Offline-Programmieren wird die Bahn in einem Simulationsprogramm anhand eines 3D-Modells des Werkstücks erstellt, wonach das Programm auf den Roboter übertragen wird — das spart Produktionszeit, weil der Roboter während des Programmierens selbst nicht stillstehen muss.

Neben den traditionellen Industrierobotern, die hinter einer Schutzeinhausung arbeiten, gewinnen kollaborierende Roboter — oft Cobots genannt — an Bedeutung. Sie sind mit Sensoren ausgestattet, die sie bei Kontakt stoppen oder die Kraft verringern lassen, was es in manchen Aufstellungen möglich macht, dass Menschen ohne vollständige Schutzeinhausung näher an ihnen arbeiten. Sie werden typischerweise für kleinere Serien und häufige Umrüstungen eingesetzt, bei denen ein großer Industrieroboter eine zu starre Lösung wäre.

Auch wenn der Roboter die Pistole führt, erfordert eine Roboterzelle weiterhin fachliche Einsicht: Jemand muss die Schweißparameter wählen, Vorrichtungen konstruieren, die Bahn programmieren und — nicht zuletzt — das Ergebnis kontrollieren und nachsteuern, wenn etwas abweicht. Der erfahrene Metallbauer, der versteht, wie eine gute Schweißnaht aussieht und warum sie so wird, wie sie wird, ist daher in einer automatisierten Produktion mindestens ebenso wichtig wie beim manuellen Schweißen.

Roboterschweißen eignet sich am besten für gleichartige Werkstücke in vernünftigen Serien, bei denen die Aufspannung stabil und wiederholbar ist. Einzelstücke, stark wechselnde Werkstücke und Reparaturarbeiten im Feld werden weiterhin einen menschlichen Schweißer erfordern, der sich unterwegs anpassen kann. Die meisten Betriebe landen daher bei einer Kombination, bei der der Roboter die wiederkehrenden Aufgaben übernimmt und der manuelle Schweißer das, was Urteilsvermögen erfordert.