Von kleinen Losgrößen bis zu Serien automatisiert Schweißen mit der Cobot WeldSpace 4.0 Table 24/12 von Demmeler

Demmeler bietet mit der Cobot Weld Space 4.0 Table 24/12 eine vielseitige Automatisierungslösung mit kollaborierendem Roboter. Wahlweise ist die Anlage mit einem Cobot von Universal Robots oder von Fanuc erhältlich.

Johannes Demmeler
geschäftsführender Gesellschafter von Demmeler

„Durch die hohe Wirtschaftlichkeit, die schnelle Inbetriebnahme und die kompakte Bauweise ist das Cobot-Schweißen wie gemacht für kleinere und mittelständische Unternehmen sowie auch Großunternehmen. “

In Zukunft werden die Fortschritte in der Digitalisierung und Automatisierung auch die Prozesse in der Schweißproduktion verändern. Qualitätsansprüche und Nachweispflichten von Schweißarbeiten wachsen stetig. Gleichzeitig nehmen Aspekte wie Effizienz, Sicherheitsstandards und Umweltschutz einen immer größeren Raum ein. Fällt es Unternehmen zunehmend schwerer, diese Anforderungen über das manuelle Schweißen zu erfüllen, sind Schweißroboter eine passende Ergänzung. Zwar gibt es Industrieroboter, die Schweißaufgaben übernehmen können, doch sie setzen sowohl hohe Investitionskosten als auch ausgeprägte Programmierkenntnisse voraus. Damit sind sie für die Produktion von kleinen Losgrößen oder den Einsatz in klein- und mittelständischen Unternehmen überdimensioniert. Schweiß-Cobots sind erheblich einfacher zu programmieren als herkömmliche Industrieroboter. Aufgrund der geringeren Investitionskosten amortisieren sie sich außerdem schnell.

Gerade beim Handschweißen klassischer Blechbauteile kann das Schweißen mit kollaborierenden Robotern wertvolle Fachkräfte von ermüdenden Routine- und Wiederholtätigkeiten entlasten. Qualifizierte Arbeitskräfte können so optimal für andere wertschöpfende Tätigkeiten wie Qualitätskontrolle und Nacharbeiten eingesetzt werden. Die Robotertechnik macht den Beruf des Schweißers auch deutlich attraktiver. Vor allem junge Nachwuchskräfte lassen sich damit wieder mehr für Schweißarbeiten begeistern.

Das Herz der Cobot-Lösung ist die Einfachheit der Bedienung: Bereits in wenigen Minuten lassen sich professionelle Schweißprogramme erstellen.

Vielseitige Automatisierungslösung

„Meist interessieren sich Unternehmen für einen Schweiß-Cobot, die keine oder wenig Erfahrung mit Robotern haben“, erklärt Johannes Demmeler, geschäftsführender Gesellschafter bei Demmeler. Die Firmengruppe Demmeler bietet mit der Cobot WeldSpace 4.0 Table 24/12 eine vielseitige Automatisierungslösung mit kollaborierendem Roboter an. Die Schweißzelle besticht durch die Einfachheit der Bedienung: Die Software wurde eigens von den Demmeler Schweißexperten entwickelt und optimal auf den jeweiligen Roboter und Schweißprozess abgestimmt. Der Multifunktionsgriff dient dabei als Schnittstelle zwischen Roboter und Bediener.

Beim sogenannten „Teachen“ wird der Brenner am Roboterarm manuell an die entsprechenden Stellen bewegt, an denen geschweißt werden soll. Per Tastendruck am Griff werden Start- und Endpunkt sowie Zwischenwegpunkte gespeichert. Egal ob erfahrener Programmierer oder Einsteiger – bereits in wenigen Minuten lassen sich so professionelle Schweißprogramme erstellen. Für die Schweißparameter stehen mehr als 100 vordefinierte und optimierte Schweißjobs aus einer geschützten Job-Bibliothek zur Verfügung, abgestimmt auf Material, Stromquelle, Schweißprozess und Brenner. Diese Jobs werden durch einfache Anwahl den Schweißprogrammen zugeordnet. Sowohl lineare als auch runde Schweißnähte kann der Bediener so auch als Pendelnähte programmieren. Die Nahtlänge und der Nahtabstand lassen sich dabei individuell definieren. Vor dem eigentlichen Schweißen kann nun der Schweißvorgang simuliert werden. Dabei fährt der Roboterarm die programmierte Schweißnaht ab und der Bediener kann bei Bedarf den Pfad noch korrigieren.

Die Cobot-Schweißlösung von Demmeler sorgt mit hoher Flexibilität, intuitiver Bedienung und intelligenten Features für eine hohe Schweißqualität – auch bei Toleranzen und Wärmeverzug.

Smarte Technologie für hohe Schweißqualität

Dank der intelligenten Features TouchSense und Lichtbogensensor lassen sich auch Werkstücke automatisiert schweißen, die aufgrund von Toleranzen und Wärmeverzug dafür bisher nicht geeignet waren. Die Funktion TouchSense kompensiert Positionsverschiebungen des Werkstücks: Vor dem Start des Schweißprogramms berührt der Cobot an vier Suchpunkten sanft das Bauteil mit dem Schweißdraht und tastet dessen tatsächliche Position ab. Bei Abweichungen werden diese automatisch berechnet und das Schweißprogramm an die realen Koordinaten des Bauteils angepasst. Beim anschließenden Abschweißen der Kehlnaht bewegt sich der Brenner nun intelligent an der idealen Nahtposition entlang, auch wenn die Position des Werkstücks leicht verschoben ist. Das reduziert natürlich Schweißfehler und aufwendige Nacharbeit.

Der Lichtbogensensor wiederum gleicht Biege- und Bauteiltoleranzen beim Lichtbogenschweißen aus. Dabei werden das Stromrückführsignal und die Pendelbewegung zur Verfolgung der Schweißnaht verwendet: Der Brenner schweißt mit Pendelbewegungen dem Nahtverlauf nach und reagiert auf veränderte Parameter. Der Lichtbogensensor greift also während des Schweißvorgangs ein, um den Nahtverlauf selbstständig zu korrigieren. „Daraus resultiert eine perfekte Nahtposition und eine hervorragende Schweißqualität. Spann- und Bauteiltoleranzen sind beim automatisierten Schweißen also kein Hindernis mehr und die intelligenten Features führen zu einem erheblichem Einsparpotenzial, vor allem in der Serienfertigung“, verdeutlicht Demmeler.

Der Multifunktionsgriff dient als Schnittstelle zwischen Roboter und Bediener.

Einfaches Handling

Seit Kurzem ist die Anlage mit zwei unterschiedlichen Robotern erhältlich. Die Version UR, ausgestattet mit einem kollaborierenden Roboter aus der UR e-Serie von Universal Robots, eignet sich vor allem für Bediener ohne Programmierkenntnisse. Durch seine 360°-Achsen ist der überkopfmontierte Roboter sehr flexibel und einfach zu bedienen. „Wir haben mit dem Roboter von Universal Robots in den letzten Jahren sehr gute Erfahrungen gemacht. Der Roboterarm lässt sich extrem leicht führen und macht das Teachen kinderleicht. Auch in der von uns entwickelten WeldSpace 4.0®-Software zur Bedienung des Cobots steckt viel Know-how und Schweißfachwissen“, so Demmeler. Bei der Version UR hat der Schweißer mit nur einem Bedienfeld vollen Zugriff auf alle relevanten Funktionen der Schweißanlage. Ohne viele Fenster und Untermenüs lassen sich einfach und schnell mit wenigen Klicks intuitiv Schweißnähte programmieren. Der Schulungsaufwand ist dabei sehr gering. Erfahrungsgemäß können Schweißer bereits nach einem Schulungstag die ersten Werkstücke einteachen. Vor Kurzem wurde auch die Version UR um die intelligenten Funktionen TouchSense und Lichtbogensensor erweitert.

Bei der Version F kommt wiederum der Roboter CRX-10iA und die vertraute Drag-and-drop-Technologie von Fanuc zum Einsatz. Mit der professionellen Schweißsoftware Demmeler WeldSoft F 1.0 bietet die Anlage zahlreiche Features für das industrielle Schweißen, wie z. B. einen Lichtbogensensor zum Ausgleich von Spann- und Bauteiltoleranzen beim Lichtbogenschweißen, den automatischen TCP-Ausgleich durch Anfahren der Referenzspitze und den taktilen Sensor, um Positionsverschiebungen des Werkstücks zu kompensieren. Das Hauptbedienfeld gibt einen Überblick über den Zustand der verschiedenen Arbeitsbereiche und welcher gerade aktiv ist, inklusive praktischer Anzeige der Laufzeit. Der 3D-Overview simuliert die Roboter- und Manipulator-Bewegungen des Programms, ohne dass der Roboter die Bewegungen tatsächlich abfahren muss. „Dank der Offline-Programmierung lässt sich das Teach-Pendant am PC simulieren und der Roboter kann auch unabhängig vom Betrieb programmiert werden. Dadurch reduzieren sich die Nebenzeiten auf ein absolutes Minimum“, betont Demmeler.

Der Lichtbogensensor erkennt während des Schweißens Toleranzen des Bauteils und gleicht diese automatisch aus.

Schweißprozesse perfekt abgestimmt

Das Ergebnis beim Schweißen mit dem Cobot sind hochwertige Schweißnähte in gleichbleibend hoher und reproduzierbarer Qualität. Neben den präzisen Brennerbewegungen ist dafür das intelligente Schweißequipment verantwortlich. Demmeler kooperiert mit Fronius und bietet die Fronius-Schweißsysteme TPS/i 400 Push, PushPull oder CMT mit Integration in die Demmeler WeldSpace 4.0-Software an. Die Vorteile des CMT-Schweißens, dem sogenannten kalten Schweißprozess, liegen in dem spritzfreien Schweißergebnis, der stabilen Lichtbogenregelung, der hohen Wirtschaftlichkeit, die durch die hohen Schweißgeschwindigkeiten entsteht, und dem geringen Schweißverzug. Bei der Version F stehen zusätzlich auch Schweißsysteme von EWM zur Auswahl.

Automatisiertes Schweißen im Pendelbetrieb

Neben dem intuitiven Programmier- und Bedienkonzept überzeugt die Cobot WeldSpace 4.0 Table 24/12 von Demmeler durch ihren Aufbau. Die Anlage ist von allen Seiten zugänglich und lässt sich auch per Kran beladen. Die Umhausung verfährt automatisch von Arbeitsraum Space A auf Space B und umgekehrt, je nachdem auf welchem Arbeitsplatz geschweißt wird. Dadurch ist das Arbeiten im Pendelbetrieb möglich. Geschützt durch herunterfahrbare Rolltore mit Aluminiumpanzer und Sichtelementen aus Schweißer-Schutzglas kann der Bediener auf der einen Seite die gleichen Werkstücke rüsten oder auf neue Schweißaufgaben umspannen, während der Roboter auf der anderen Seite schweißt. Die weitere Unterteilung des Arbeitsraums Space A in A1 und A2 mittels Trennwand schafft sogar noch einen weiteren Arbeitsplatz und ermöglicht das Arbeiten im Drei-Stationen-Betrieb.

Für das Einlegen der Bauteile und das Starten der programmierten Schweißvorgänge können auch Anlernkräfte zum Einsatz kommen. Dadurch sind hochqualifizierte Schweißfachkräfte frei für anspruchsvollere Tätigkeiten. Auch die körperliche Belastung der Mitarbeiter wird reduziert: Schweißen ist eine anspruchsvolle Arbeit. Schweißer sind oft gezwungen, in Zwangslage zu arbeiten, denn die Schweißnähte liegen häufig an schwer zugänglichen Stellen. Der integrierte Zwei-Achsen-Manipulator positioniert Werkstücke bis 500 kg in optimaler Wannenlage, das zeitaufwendige Umspannen von Werkstücken entfällt. Bei der Version F sind die Achsen mathematisch gekoppelt, ein simultanes Verfahren der Manipulator- und Roboterachsen für hochdynamisches Schweißen ist mit dieser Variante möglich.

Von kleinen Losgrößen bis zur Serie

„Die einfache Programmierung und die hohe Flexibilität der kollaborativen Schweißlösungen ermöglichen es, Werkstücke in kürzester Zeit automatisiert zu schweißen. Auf diese Weise werden nicht nur Serien, sondern auch kleine Stückzahlen wirtschaftlich produziert. Durch die hohe Wirtschaftlichkeit, die schnelle Inbetriebnahme und die kompakte Bauweise ist das Cobot-Schweißen wie gemacht für kleinere und mittelständische Unternehmen als auch Großunternehmer“, fasst Johannes Demmeler abschließend zusammen.