Roboter-Schweißarbeitsplatz: Übersicht
Ein Roboter-Schweißarbeitsplatz kombiniert einen 6-Achs-Schweißroboter mit einem Dreh-Wisch-Positionierer, der das Werkstück so ausrichtet, dass jede Naht in der optimalen Position geschweißt wird – meist in Wannen- oder Horizontalposition. Er ist die Standardwahl für Wiederholteile, von kleinen Automobil-Konsolen bis hin zu schweren Schweißbaugruppen von mehreren Tonnen.
Der Positionierer ist mit der Robotersteuerung synchronisiert, sodass sich das Bauteil während des Schweißens dreht. Rundnähte werden in einem kontinuierlen Durchgang geschweißt und mehrseitige Teile ohne Umspannen bearbeitet.
Roboter-Schweißarbeitsplatz im Einsatz
Der Positionierer dreht das Bauteil, während der Roboter schweißt.
Technische Daten
| Roboter | 6-Achs-Schweißroboter |
|---|---|
| Positionierer-Typen | Einachs-, L-Typ (zweiachsig) oder C-Typ |
| Positionierer-Tragkraft | 500–5000 kg und mehr |
| Positionierer-Antrieb | RV-Getriebe, synchronisiert mit der Robotersteuerung |
| Verfahrschiene | Optional, für längere Bauteile |
| Programmierung | Offline-Programmierung oder teachenfrei, je nach Anwendung |
| Nahtsuche | Lasernahtverfolgung oder Lichtbogenverfolgung (Optionen) |
| Schweißverfahren | MIG / MAG / TIG; Massiv- und Fülldraht |
| Schweißstromquelle | Aotai, Megmeet, Panasonic, Lincoln Electric, Miller oder andere auf Anfrage |
| Schweißnormen | Verfahren qualifizierbar nach ISO, AWS D1.1 und Klassifikationsgesellschaften (ABS, LR, CCS) |
| Zertifizierung | CE, ISO 9001 |
| Lieferzeit | 20–45 Tage je nach Konfiguration |
| Gewährleistung | 24 Monate auf die gesamte Maschine (Verschleißteile ausgenommen) |
Auswahl des Positionierers
| Typ | Bewegung | Typische Bauteile |
|---|---|---|
| Einachsig | Dreht das Bauteil um eine horizontale Achse | Lange Bauteile wie Träger, Rahmen und Wellen |
| L-Typ (zweiachsig) | Schwenkt und dreht das Bauteil | Gehäuse, Halterungen und Teile mit Nähten an mehreren Seiten |
| C-Typ | Dreht das Bauteil innerhalb eines C-förmigen Rahmens | Teile, die rundum frei zugänglich sein müssen, wie Rahmen und Ausleger |
So arbeitet eine Roboter-Schweißzelle
- Bauteil in Vorrichtung spannen. Wiederkehrende Teile nutzen eine Fixierung auf dem Positionierer, sodass jedes Bauteil exakt gleich sitzt.
- Einmal programmieren. Erstellen Sie das Programm offline aus dem CAD-Modell oder direkt über die Teachen-freie Funktion, wo die Anwendung dies erlaubt.
- In optimaler Position schweißen. Der Positionierer dreht das Bauteil so, dass der Roboter in Wannen- oder Horizontalposition schweißt, was für besseren Einbrand und eine saubere Nahtform sorgt.
- Wiederholen. Für jedes Folgebauteil legt der Bediener das Teil nur noch ein, spannt es und startet den Zyklus.
Typische Werkstücke und Branchen
Werkstücke
- Kfz-Halterungen und Kleinbaugruppen
- Ausleger und Rahmen für Baumaschinen
- Teile für Landmaschinen
- Stahlbau-Baugruppen bis zu mehreren Tonnen
- Wellen, Rohre und Rundteile
Vorteile einer Schweißzelle
- Optimale Schweißposition für jede Naht
- Kontinuierliche Rundnähte
- Schnelle Taktzeiten bei Wiederholteilen
- Konstante Bauteilposition durch passgenaue Vorrichtungen
- Kompakter Platzbedarf im Vergleich zu Portalanlagen
Vergleich mit anderen Schweißrobotern
| System | Stärke | Wählen Sie dies bei |
|---|---|---|
| Ausleger-Schweißroboter CWR500A | Freie Be- und Entladung von vorne und hinten per Kran; 3,5 m Reichweite | Lange Blechteile, H-Träger und Kastenträger, die per Kran geladen werden |
| Portalschweißroboter | Deckt einen vollständigen Rechteckbereich ab, z. B. 12 m × 4 m | Sehr breite Bauteile wie Schiffshälften und Anhängerrahmen |
| Schienengeführter 7-Achs-Schweißroboter | Kompakte Ein-Roboter-Linie mit 3D-Scannen | Stahlbaukomponenten ähnlicher Größe |
| Mobiles Schweißsystem | Fährt zum Werkstück; keine Schienen erforderlich | Teile, die zu groß oder zu schwer für den Transport zu einer Station sind |
| Roboter-Schweißarbeitsplatz (diese Maschine) | Positionierer dreht das Bauteil in den optimalen Schweißwinkel | Wiederholteile bis zu mehreren Tonnen in Serienfertigung |
| Kollaborative Schweißzelle (Cobot) | Handgeführtes Teachen, nach Risikobeurteilung oft schutzzaunlos | Kleine, variable Losgrößen und häufige Umrüstungen |
Was den Preis eines Roboter-Schweißarbeitsplatzes bestimmt
Die meisten Arbeitsplätze liegen im Bereich von 18.000–30.000 USD (FOB Qingdao). Wo sich eine Konfiguration einordnet, hängt ab von:
| Kostenfaktor | Optionen | Auswirkung auf den Preis |
|---|---|---|
| Positionierer | Einachs-, L-Typ oder C-Typ; 500–5000 kg+ | Höhere Tragkraft und mehr Achsen erhöhen den Preis |
| Verfahrschiene | Mit oder ohne | Erweitert den Arbeitsbereich für längere Bauteile |
| Nahtsuche | Lasernahtverfolgung, Lichtbogenverfolgung | Erforderlich bei Toleranzen in der Schweißvorbereitung |
| Programmierung | Offline oder teachenfrei | Teachenfrei verkürzt die Programmierzeit bei neuen Teilen |
| Schweißstromquelle | Aotai, Megmeet, Panasonic, Lincoln Electric, Miller | Importmarken sind teurer; lokale Marken sind in manchen Regionen einfacher im Service |
| Vorrichtungen | Pro Teilefamilie | Individuell auf Ihre Teile ausgelegt; separat angeboten |
| Service | Vor-Ort-Installation und Schulung | Separat angeboten, in der Regel ca. eine Woche vor Ort |
Für ein Angebot senden Sie uns Zeichnungen oder Fotos Ihrer Teile, deren Gewicht, das Material und die erwartete Jahresstückzahl.
Lieferung, Installation und Support
- Konfiguration und Zeichnungen. Unsere Ingenieure wählen den Positionierer, die Vorrichtungen und das Schweißverfahren anhand Ihrer Bauteile aus.
- Fertigung und Werkstest. Die Lieferzeit beträgt je nach Konfiguration 20–45 Tage. Das System wird vor dem Versand montiert und testgeschweißt.
- Vorbereitung am Aufstellort. Bereiten Sie einen ebenen Hallenboden, den Stromanschluss sowie das Schutzgas vor und planen Sie die Sicherheitseinzäunung um die Roboterzelle ein.
- Installation und Schulung. Die Vor-Ort-Installation und Bedienerschulung nehmen in der Regel etwa eine Woche in Anspruch und werden separat angeboten. Bediener erlernen die Programmierung, die tägliche Bedienung sowie die Routinewartung.
- Kundendienst und Support. 24 Monate Gewährleistung auf die gesamte Maschine (ausgenommen Verschleißteile) mit technischem Remote-Support für Software- und Prozessfragen.
Tipps für die Vorrichtungskonstruktion
In einer Schweißzelle bestimmt die Vorrichtung die Schweißqualität ebenso stark wie der Roboter selbst. Gute Vorrichtungen folgen einigen Grundregeln:
- Positionieren Sie jedes Bauteil auf denselben Bezugspunkten (Datums), die auch in der Zeichnung verwendet werden.
- Halten Sie Spanner aus dem Brennerpfad und vom Lichtbogen fern.
- Gestalten Sie das Beladen schnell und fehlersicher (poka-yoke), sodass ein Bauteil nur auf eine einzige Weise eingelegt werden kann.
- Konstruieren Sie auf konstante Spaltmaße – der Roboter wiederholt exakt das, was die Vorrichtung vorgibt.
- Gewährleisten Sie nach dem Drehen des Positionierers den optimalen Schweißwinkel für den Brenner.
Häufige Herausforderungen und wie die Schweißzelle sie löst
Das Schweißen von Wiederholteilen ist die Paradedisziplin einer Schweißzelle, sofern folgende Punkte berücksichtigt werden:
| Problem | Typische Ursache | Wie das System damit umgeht |
|---|---|---|
| Schweißposition ist selten ideal | Bauteil ist auf einem flachen Tisch fixiert | Der Positionierer dreht das Bauteil, sodass Nähte wannen- oder waagerecht geschweißt werden |
| Spaltmaße schwanken zwischen Chargen | Toleranzen beim vorgeschalteten Schneiden und Biegen | Vorrichtungen fixieren die Position; Laser-Nahtverfolgung oder Lichtbogen-Sensorik korrigieren den Rest |
| Rundnähte zeigen Start-Stopp-Marken | Manuelles Nachsetzen | Der Positionierer rotiert synchron mit dem Roboter für eine durchgehende Schweißnaht |
| Positionierer hat Mühe mit schweren Bauteilen | Schwerpunkt liegt weit von der Drehachse entfernt | Die Traglast wird passend für Gewicht und Schwerpunktversatz ausgelegt |
| Roboter wartet während des Bestückens | Einzelstations-Layout | Ein Zweistationen-Layout ermöglicht das Beladen einer Seite, während auf der anderen geschweißt wird |
Vor dem Kauf: Eine Checkliste für Ihre Schweißzelle
Diese Fragen bestimmen die Auswahl von Positionierer, Vorrichtung und Layout:
- Bauteilzeichnungen, Gewicht und Schwerpunkt.
- Jahresstückzahl und Losgrößen.
- Angestrebte Taktzeit pro Bauteil.
- Nähte, bei denen das Bauteil gedreht werden muss: Rund-, Mehrseiten- oder Steignähte.
- Ob eine oder zwei Stationen benötigt werden.
- Verfügbare Bodenfläche für die eingezäunte Zelle.
- Stromversorgung, Schutzgas und Absauganlage.
Tägliche und regelmäßige Wartung
| Intervall | Tätigkeit |
|---|---|
| Jede Schicht | Gasdüse reinigen und Schweißspritzer entfernen; Stromdüse prüfen und bei verschlissenem Bohrungsdurchmesser ersetzen; Drahtvorschub und Drahtvorrat kontrollieren; Schutzgasdurchfluss sicherstellen |
| Wöchentlich | Schlauchpaket und Brennerkabel auf Verschleiß prüfen; Gasanschlüsse auf Dichtheit prüfen; Brennerreinigungsstation oder Spritzwasserschutz (falls vorhanden) reinigen |
| Monatlich | Schweißspritzer von Vorrichtungen und Zentrierbolzen entfernen; Erdungsanschluss des Positionierers überprüfen; Spannvorrichtungen auf Verschleiß prüfen |
| Jährlich | Getriebe des Positionierers und Roboter gemäß Herstellerangaben warten |
Beachten Sie die Handbücher der Roboter- und Stromquellenhersteller für die Intervalle zum Fettwechsel der Getriebe und zum Batteriewechsel. Sichern Sie Roboterprogramme und Schweißparameter nach jeder Änderung.
Sicherheit
- Schäumen Sie die Zelle mit einer Einzäunung ein und sichern Sie die Türen über Sicherheitsschalter mit der Robotersteuerung ab.
- Verwenden Sie Lichtvorhänge auf der Ladeseite, wenn Bediener Teile einlegen, während der Roboter an der anderen Station schweißt.
- Schützen Sie Bediener im Ladebereich durch Schweißschutzvorhänge vor der Lichtbogenstrahlung.
- Installieren Sie eine Absauganlage oberhalb oder hinter dem Positionierer.
Typische Zellen-Layouts
| Layout | Funktionsweise | Optimal für |
|---|---|---|
| Einzelner Positioner | Ein Positioner vor dem Roboter; Beladen, Schweißen, Entladen | Lange Schweißzeiten pro Bauteil oder geringe Stückzahlen |
| Zwei Stationen | Zwei Positionierer oder Tische; der Roboter schweißt an einer Station, während die andere beladen wird | Wiederholteile, bei denen das Beladen einen großen Teil der Taktzeit ausmacht |
| Positionierer mit Verfahrschlitten | Der Roboter verfährt auf einer optionalen Linearachse (Bodenbahn), um längere Bauteile zu erreichen | Lange Rahmen und Ausleger, die die Roboterreichweite überschreiten |
Vorteile und Grenzen
Vorteile
- Jede Schweißnaht in optimaler Schweißposition
- Kürzeste Taktzeiten bei Wiederholteilen
- Handhabt Bauteile von kleinen Haltern bis zu mehreren Tonnen
- Im typischen Preisbereich von 18.000 bis 30.000 USD
Grenzen
- Erfordert spezifische Spannvorrichtungen für jede Bauteilfamilie
- Bauteile, die länger sind als Positionierer und Fahrbahn, sind auf einem Gantry-Schweißroboter oder Ausleger-Schweißroboter besser aufgehoben
- Für Kleinserien mit häufigen Produktwechseln ist eine Cobot-Schweißzelle schneller eingerichtet
- Erfordert eine Schutzzelle mit Einzäunung
Drahtstärken-Referenz für das MAG-Schweißen
Typische Strombereiche für das MAG-Schweißen mit Massivdraht. Die Prozessbibliothek wählt die Parameter automatisch aus, aber diese Tabelle hilft Ihnen bei der Planung von Drahtvorrat und Blechdicke.
| Draht Ø | Kurzlichtbogen (A) | Grobübergang (A) | Sprühlichtbogen (A) | Typische Blechdicke |
|---|---|---|---|---|
| 0,8 mm | 40–120 | 120–170 | 170–200 | 0,8–4,0 mm |
| 1,0 mm | 60–140 | 140–190 | 190–300 | 2,0–8,0 mm |
| 1,2 mm | 80–180 | 180–240 | 240–400 | ab ca. 4 mm |
| 1,6 mm | 130–220 | 220–280 | 280–500 | ab ca. 8 mm |
Der Kurzlichtbogen arbeitet bei ca. 14–22 V, der Übergangslichtbogen bei ca. 22–26 V (der zu vermeidende Spritzerbereich) und der Sprühlichtbogen über 26 V.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Roboter-Schweißzelle
Welchen Positionierer benötige ich?
Einachsige Positionierer eignen sich für lange Bauteile wie Träger und Wellen; L-förmige Positionierer sind ideal für Gehäuse und mehrseitige Teile; C-förmige Positionierer bieten uneingeschränkten Zugang rund um Rahmen und Ausleger. Die Traglast reicht von 500 kg bis über 5000 kg.
Bewegt sich der Positionierer, während der Roboter schweißt?
Ja. Der Positionierer ist mit der Robotersteuerung synchronisiert, sodass Rund- und Kurvennähte in einem kontinuierlichen Zug geschweißt werden.
Wie viel kostet eine Roboter-Schweißzelle?
Die meisten Konfigurationen liegen zwischen 18.000 und 30.000 USD (FOB Qingdao), abhängig von Positionierer, Verfahrschlitten und Sensorik zur Nahtsuche.
Ist das System für kleine Chargen geeignet?
Es eignet sich am besten für Wiederholteile. Für sehr kleine Losgrößen mit häufigen Umrüstungen lässt sich eine Cobot-Schweißzelle schneller programmieren.
Können die Schweißnähte die Anforderungen nach AWS D1.1 erfüllen?
Schweißanweisungen (WPQR/WPS) können für Ihre spezifischen Verbindungen und Werkstoffe nach ISO, AWS D1.1 und Klassifikationsgesellschaften wie ABS, LR und CCS qualifiziert werden.
Wie lang ist die Lieferzeit?
Die Lieferzeit beträgt je nach Konfiguration 20–45 Tage. Installation und Schulung dauern vor Ort etwa eine Woche und werden separat angeboten.
Benötige ich ein Layout mit zwei Stationen?
Ein Zweistationen-Layout ermöglicht es dem Bediener, ein Bauteil zu bestücken, während der Roboter das andere schweißt, wodurch die Lichtbogenzeit des Roboters maximiert wird. Dies erfordert mehr Stellfläche sowie einen zweiten Positionierer oder Tisch; wir empfehlen es, wenn das Beladen einen großen Teil der Taktzeit ausmacht.
Wie wird die Tragkraft des Positionierers bestimmt?
Anhand des Bauteilgewichts und des Abstands seines Schwerpunkts zur Drehachse. Ein schweres Bauteil mit großem Versatz erfordert ein höheres Drehmoment, als das reine Gewicht vermuten lässt.
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