Schweißqualitäts-Pusher Smarte Schweißassistenzsysteme mit Roboter

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Zeit und Geld sparen! Wiresense, Touchsense, Seamtracking und nicht zuletzt Teachmode nennen sich patentierte Assistenzsysteme für das sorglosere Roboterschweißen aus dem Hause Fronius.

Trotz hochentwickelter Robotertechnik und quasi perfekt ineinandergreifender Systeme kommt es in der industriellen Schweißfertigung immer wieder zu Ungenauigkeiten und Abweichungen, wie Fronius weiß. Zum Teil hätten bereits minimale Materialunterschiede oder ungenaue Spannvorrichtungen einen deutlichen negativen Einfluss auf das Schweißergebnis. Aufwendige Nacharbeit, teurer Bauteilausschuss oder massive Taktzeitverluste sind dann kaum zu vermeiden.

Dossier Digitalisierung IV

Smart Manufacturing und KI

Um zeitintensive manuelle Eingriffe beim Nachjustieren der Schweißhelfer gleich zu vermeiden, greife man deshalb oft zu optischen Messhilfen. Die haben aber den Nachteil, dass Laser- und Kamerasysteme in Sachen Anschaffung und Wartung teuer sind und relativ viel Platz beanspruchen, so Fronius weiter. Das schränkt folglich die Zugänglichkeit zum Bauteil, das geschweißt werden soll, ein. Fronius hat deshalb Alternativen geschaffen und stellt für die „intelligenten“ Schweißsysteme i-Wave, TPS/i und TPS/i Twin, wie betont wird, Hightech-Systeme zur Verfügung, die weder Kamera noch händisches Nachjustieren erfordern. Hier erklären die Schweißtechnikspezialisten, wie das zu verstehen ist ...

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Trotz Bauteil- und Spannsystemtoleranzen gut schweißen

Das Assistenzsystem Touchsense wurde speziell für Kehlnähte entwickelt, wie es dazu heißt. Der Roboter berührt dabei vor jeder Schweißung automatisch die zu fügenden Bleche am Beginn und am Ende der Schweißnaht. Dabei sei es egal, wer die Berührung auslöse – also Drahtelektrode oder Gasdüse. Das Signal wird immer eindeutig zugeordnet und korrekt übergeben, wie Fronius zu diesem Assistenzsystem betont. Beim Kontakt erzeugt die niedrige Sensorspannung einen Kurzschluss, der es dem Roboter ermöglicht, die Nahtposition exakt zu bestimmen, um dann die Schweißparameter dynamisch anzupassen. Sehr hilfreich sei darüber hinaus auch die sofortige Warnung, wenn sich zwischen Kontaktrohr und Gasdüse eine Spritzerbrücke bilden sollte. So könne die Stelle rechtzeitig gereinigt werden, was die Präzision und Qualität in der Fertigung erhöhe.

Wenn der Schweißdraht zum Sensor wird

Was das Assistenzsystem Wiresense angeht, so verweist Fronius auf dessen Einfachheit. So hat man dazu den hochsensiblen und dynamischen CMT-Antrieb um eine spezielle Reglersoftware erweitert. Damit wird der Schweißdraht quasi zum Sensor und kann direkt am Bauteil Konturen oder Spaltabweichungen ertasten. Um die präzise Kontrolle des Schweißdrahtes zu gewährleisten, müsse das Fronius-Schweißsystem lediglich mit einem CMT-Ready-System ausgestattet sein. Das Weldingpackage, also der Schweißprozess CMT (Cold Metal Transfer) selbst, sei dazu nicht nötig.

Die Drahtelektrode wird bei Wiresense aber auch zum Höhensensor. So könnten etwa bei Überlappnähten anhand der exakt vermessenen Blechkantenhöhe Spalte festgestellt werden. Für ein perfektes Schweißergebnis ist es dann möglich, im Vorfeld genau zu definieren, auf welche im Fronius Schweißsystem hinterlegten Jobs bei unterschiedlichen Spaltmaßen zurückgegriffen werden soll. So kann der Roboter immer richtig reagieren und die Schweißung mit jenen Parametern ausführen, die zum jeweiligen Spaltmaß passen.

Kleine Randinformation zum CMT-Ready-System

Nur zur Info: CMT Ready-Systeme bestehen aus Drahtvorschub an Drahtfass oder -spule, Drahtpuffer und CMT Robacta Drive-Antriebseinheit – also einem zweiten Drahtvorschub direkt am Brenner. Mittels reversierender Drahtbewegung, die bei etwa 100 Hertz stattfindet, tastet der in der Antriebseinheit befindliche Elektromotor die Metalloberfläche mit dem Draht ab. Durch dieses hochfrequente Abtasten des Werkstücks wird die benötigte Genauigkeit erst möglich, so Fronius. Auch wenn die abzutastende Fläche Unebenheiten hat, kann die Kante eines Blechs problemlos detektiert und vermessen werden, auch wenn das Bauteil schräg liegt.

Exakte Nahtverfolgung während des Schweißens

Das Fronius-Assistenzsystem Seamtracking wiederum spiele seine Vorzüge insbesondere bei der Fertigung von Schienen- oder Baufahrzeugen aus. Denn werden dicke Bleche oder lange Nähte geschweißt, kann der Wärmeeintrag zu Bauteilverzug führen. Damit der Roboter trotzdem an der richtigen Stelle schweißt, bedarf es eines Systems, das während des Schweißvorgangs – etwa bei einer Kehlnaht oder angearbeiteten Stumpfnaht – die Schweißposition zuverlässig erkennt. Dafür pendelt der Roboter während des Schweißens zwischen den beiden Blechen hin und her. Die dabei festgestellten Ist-Werte wandelt der Schweißregler in Signale für die Robotersteuerung um, heißt es weiter. Anhand dieser Signale erkenne der Roboter die vorgesehene Schweißposition beziehungsweise mögliche Abweichungen. Dann kann er entsprechend die Schweißbahn automatisch korrigieren. Die Schweißung finde damit zuverlässig an der korrekten Position statt.

So folgt der Schweißroboter schneller dem Befehl

Das A und O für hohe Qualität beim Roboterschweißen betrifft aber auch bereits das Teachen der korrekten Schweißbahn. In dieser Hinsicht verweist Fronius auf die Funktion Teachmode, die beim Festlegen der Schweißnahtpositionen am Roboter unterstützt, was den Programmiervorgang um rund 30 Prozent beschleunigt, wie es heißt. Hier verhindert die reversierende Drahtbewegung, das sich der Draht bei einer Berührung mit dem Bauteil verbiegt. Das erspart den Anwendern das Abtrennen des deformierten Drahtes sowie das neuerliche Abmessen des sogenannten Stickouts.

Werde die ohnehin vorhandene Drahtelektrode als Sensor genutzt, spare das nicht nur Kosten und Wartungsaufwand für zusätzliche Sensor-Hardware, sondern schaffe auch Freiraum beim Schweißen, weil die Bauteilzugänglichkeit in keiner Weise eingeschränkt werde. Gleichzeitig reduzieren die Fronius-Assistenzsysteme den Ausschuss und aufwendige Nacharbeit, stets an der korrekten Position geschweißt wird. Auch das nachträgliche Umprogrammieren der Roboterbahnen wird minimiert, weil der Roboter selbstständig den Schweißnahtverlauf korrigieren kann. Insgesamt steigert das alles die Effizienz der Produktion beim Schweißen und minimiert gleichzeitig sowohl den Zeit- als auch den Materialaufwand.

Schonend gefügt

So geht nachhaltiges Schweißen

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