Best Practices für das Schweißzellenlayout

Die Implementierung einer effektiven Roboterschweißzellenanordnung erfordert sorgfältige Planung und Liebe zum Detail.

Heutzutage wagen selbst die kleinsten Schweißbetriebe den Sprung zur Robotik, und selbst die größten, hochautomatisierten OEMs verfügen wahrscheinlich über halbautomatische Schweißzellen für Reparaturen oder zum Schweißen von Teilen, die sich nicht für eine Automatisierung eignen. In der Automobilfertigung befinden sich diese manuellen Zellen möglicherweise in der Mitte der Linie zum Schweißen von Rahmen oder am Ende für kleinere Nacharbeiten. Wenn Sie im Schwermaschinenbau tätig sind, können Sie das Mehrlagenschweißen an dicken Teilen automatisieren und das halbautomatische Schweißen dem Heften der Teile oder dem Hinzufügen spezieller Komponenten vorbehalten.

Unabhängig von Ihrer Branche oder dem Grad der Schweißautomatisierung kann ein effektives Schweißzellenlayout hilfreich sein. Die Arbeit muss geordnet ablaufen. Strom-, Erdungs- und Drahtzuführungskabel müssen ordnungsgemäß verwaltet werden. Und natürlich müssen Sie sicherstellen, dass Schweißer sicher, gleichmäßig und ergonomisch arbeiten können. Das richtige Layout unterstützt eine hohe Produktivität und Qualität sowie Kosteneinsparungen.

Ob roboter- oder halbautomatisch, eine gut konzipierte Schweißzelle nutzt den verfügbaren Platz effizient aus, wobei jede Komponente – Stromquelle, Schweißpistole, Schweißtisch, Kabel – dafür sorgt, dass Teile ohne Unterbrechung hergestellt werden können. Die Optimierung des Arbeitsablaufs ist ein guter erster Schritt. Dabei müssen die Geräte so eingerichtet werden, dass Bediener die mehrfache Handhabung von Teilen vermeiden. Die doppelte Handhabung von Teilen verlängert die Gesamtzeit des Fertigungszyklus um nicht wertschöpfende Sekunden und verringert die Kapazität für den Versand fertiggestellter Teile. Denken Sie mit einer Fließbandmentalität.

Schauen Sie über die Schweißzelle hinaus und sehen Sie, wie Teile geliefert werden. Wenn ein Betrieb beispielsweise erfordert, dass Teile vor dem Roboterschweißen halbautomatische Heftschweißungen erhalten, muss die Arbeit in einem gleichmäßigen Tempo erfolgen, um zu verhindern, dass der Schweißroboter untätig bleibt. Um eine stetige Versorgung mit Teilen zu gewährleisten und Engpässe zu vermeiden, sollte die Zelle über einen einzigen Zugangspunkt verfügen. Für einen optimalen Arbeitsablauf sollten sich die Teile in der gleichen Richtung aus der Schweißzelle bewegen.

Minimieren Sie die Entfernung, die ein Teil zurücklegen muss, indem Sie die Montagepunkte nahe beieinander halten. Schweißzellen, die zur Fertigstellung einer einzelnen Schweißbaugruppe beitragen, sollten sich im selben Bereich der Anlage befinden. Diese Nähe verkürzt nicht nur die Zeit zum Bewegen eines Teils, sondern verringert auch die Anzahl der Schritte, die der Bediener zurücklegen muss. Übermäßige Bewegung in einer Schweißzelle gilt als nicht wertschöpfende Arbeit.

Wenn Sie Engpässe bemerken, Bediener oder Schweißroboter im Leerlauf stehen oder Bediener zu weit zwischen den Schweißzellen hin- und herlaufen, sollten Sie über die Durchführung eines Audits nachdenken. Jeder Leerlauf führt dazu, dass die Investition in diesen Prozess nicht ausgenutzt wird. Ein Audit kann Ihnen dabei helfen, die Ursachen dieser Probleme zu identifizieren und Lösungen umzusetzen. Ziel ist es, die Abläufe so auszubalancieren, dass jeder Aspekt zu wertschöpfender Arbeit und hoher Produktivität beiträgt.

Die Schweißergonomie steht im Mittelpunkt einer halbautomatischen Schweißzellenanordnung. Ein komfortablerer und gesünderer Schweißer ist auch produktiver. Wenn Sie die Schweißzelle so einrichten, dass Sie nicht ständig greifen oder sich umständlich bewegen müssen, kann das Risiko arbeitsbedingter Muskel-Skelett-Erkrankungen verringert werden.

Versuchen Sie, die Werkbank oder das Werkstück zwischen Taille und Schultern des Schweißers zu positionieren, da dies eine neutrale Haltung fördert und die Belastung des Körpers verringert. Verwenden Sie beim Schweißen großer Bauteile Positionierer oder Schweißtische, die das Teil auf die richtige Höhe und den richtigen Winkel bewegen oder drehen.

Das Gleiche gilt, wenn dem Bediener eine MIG-Pistole zur Verfügung gestellt wird, die zu ihm passt, egal ob mit gebogenem oder geradem Griff. Feststellbare Auslöser unterstützen den Komfort, ebenso wie Gummimatten zum Stehen.

Durch die strategische Platzierung der Stromquelle und des Drahtvorschubgeräts kann die Effizienz der Zelle gesteigert werden. Bewahren Sie die beiden Ausrüstungsteile so nah wie möglich auf, damit der Bediener sie leicht erreichen kann. Die enge Nähe ermöglicht kürzere Stromkabel für eine reibungslosere Drahtzuführung und reduziert außerdem den Abfall des elektrischen Widerstands, sodass die Schweißparameter konsistenter bleiben.

Positionieren Sie die Werkbank oder das Werkstück zwischen der Taille und den Schultern des Schweißers, da dies eine neutrale Haltung ist, die den Körper weniger belastet.

Beschränken Sie die Erdungskabelverbindungen auf ein Minimum. Einige Unternehmen reihen Schweißkabel zwischen Schweißzellen für dieselbe Stromquelle aneinander. Diese Vorgehensweise ist jedoch ineffizient und kann zu Problemen führen. Die mehreren Verbindungen können sich leicht abnutzen, was mit der Zeit zu elektrischem Widerstand und schlechter Schweißqualität führt. Der elektrische Widerstand kann auch die Lebensdauer der Verschleißteile verkürzen, was zu unregelmäßigen Lichtbögen und Rückschlägen führt, was zu längeren Ausfallzeiten beim Wechseln der Kontaktspitzen führt.

Die Implementierung einer effektiven Roboterschweißzellenanordnung erfordert sorgfältige Planung und Liebe zum Detail. Einer der besten Ansätze besteht darin, das Layout durch virtuelle Modellierung oder 3D-Simulation zu testen. Diese Softwareprogramme können die Konfiguration der Schweißpistole simulieren – Halslänge, Düse und Montage (fest oder mit Kupplung) – um sicherzustellen, dass sie innerhalb des Arbeitsbereichs ordnungsgemäß funktioniert. Sie berücksichtigen auch die Schweißreihenfolge, die Bewegung des Roboterarms, die Befestigung und die zu schweißenden Teile, sodass Sie sicher sein können, dass alles wie geplant funktioniert.

Nehmen Sie sich die Zeit, das Layout und den Prozess der Schweißzelle vor der Geräteintegration zu simulieren, um Probleme zu vermeiden, sobald der Schweißroboter in Betrieb ist. Simulationen tragen dazu bei, Ausfallzeiten während der Massenproduktion zur Fehlerbehebung und potenzielle Kosten für die Umrüstung von Werkzeugen oder den Austausch von Komponenten zu vermeiden.

Sie können auch einen weiteren Schlüsselfaktor modellieren – die Reichweite des Schweißroboters. Achten Sie darauf, die Größe des Teils an die Reichweite des Roboters anzupassen. Der Roboter muss alle Schweißstellen des Teils erreichen können; Andernfalls benötigen Sie möglicherweise mehrere Roboter für die Anwendung. Für das Schweißen eines großen Teils reicht ein einzelner kleiner Schweißroboter nicht aus. Wenn Sie am Rand des Reichweitenbereichs eine Schweißnaht haben, können Sie möglicherweise nicht den optimalen Schweißpistolenwinkel erreichen, um hochwertige Schweißnähte zu erzeugen. Dies kann zusätzliche Kosten für Nacharbeiten verursachen, und Sie müssen wahrscheinlich überstrapazierte Stromkabel ersetzen, die vorzeitig ausfallen.

Was die Werkzeuge betrifft, könnten Sie versucht sein, günstigere Optionen zu kaufen – auch wenn solche Werkzeuge möglicherweise nicht über die von Ihnen benötigten Funktionen verfügen, wie z. B. die entsprechende Anzahl von Klemmen oder Positionsstiften. Dies kann zu einer inkonsistenten Teilepassung oder -positionierung führen, die mehrere Durchgänge zum Füllen der Schweißverbindung erfordert, was die Zykluszeit verlängert. Möglicherweise kommt es zu längeren Ausfallzeiten, wenn Sie den Schweißroboter neu programmieren, um die Lücken auszugleichen, oder Sie müssen möglicherweise in eine Berührungserkennung investieren, um die Verbindung zu lokalisieren. Schlimmer noch: Möglicherweise müssen Sie Ihre Werkzeuge nach der ersten Entwurfsphase aufrüsten – ein kostspieliger Schritt.

Berücksichtigen Sie auch die Positionierer. Ihre Größe und Tragfähigkeit müssen sowohl das Gewicht des Teils als auch des Werkzeugs berücksichtigen. Entwerfen Sie die Roboterzelle für das schwerste zu schweißende Teil.

Der Ort, an dem Sie die Stromquelle und das Drahtvorschubgerät platzieren, ist wichtig, da sie sich sowohl auf die Stromkabelführung als auch auf die Erdung auswirken. Wenn der Platz knapp ist, können Sie die Schweißstromquelle über der Roboterzelle auf einem Zwischengeschoss platzieren. Auf diese Weise können Sie das Stromkabel und die Erdungsleitungen durch Kanäle in der Rückwand der Zelle direkt zum Werkzeug- und Schweißroboter verlegen.

Diese Kabel sind stationär – mit Ausnahme derjenigen am Roboter. Berücksichtigen Sie daher unbedingt die Luftbewegungen des Roboters, um den Verschleiß der Kabel zu minimieren. Durch die Platzierung eines Anschlussstromblocks an der Basis des Roboters und die Verlegung eines hochflexiblen Stromkabels von dieser Basis bis zum Drahtvorschub können Sie bei Reparaturen Zeit und Geld sparen. Wenn das High-Flex-Kabel abgenutzt ist, tauschen Sie einfach das kürzere Stück und nicht das gesamte Kabel aus. Der gleiche Ansatz funktioniert für die Erdungsleitungen.

Bestimmen Sie abschließend den besten Standort für die Düsenreinigungsstation oder Reibahle. Dieses Peripheriegerät reinigt die Düse während routinemäßiger Schweißpausen von Spritzern. Es trägt dazu bei, die Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien zu verlängern und Ausfallzeiten für den Wechsel zu reduzieren.

Die Reibahle muss nahe genug sein, damit die Roboterschweißpistole für den Reibzyklus vollständig einrasten kann. Wenn Sie zwei Roboter nahe beieinander betreiben, können Sie beide so programmieren, dass sie dieselbe Reibahle verwenden. Vermeiden Sie die Montage der Reibahle an einem anderen Ort als auf einer ebenen Fläche, da eine schräge Positionierung dazu führen kann, dass Antispritzer über Geräte oder Vorrichtungen gelangen.

Vermeiden Sie eine Unterbrechung des Schweißzyklus, indem Sie die Düse während der Leerlaufzeit des Roboters reinigen. Erwägen Sie beispielsweise die Reinigung der Düsen, während Teile in die Vorrichtung hinein- und heraustransportiert werden oder während Komponenten in eine Schweißzelle geladen werden.

Wenn Sie Engpässe feststellen oder Produktivitäts- oder Qualitätsziele verfehlen, werfen Sie einen Blick auf die Anordnung der Schweißzelle. Vergessen Sie bei einer halbautomatischen Einrichtung niemals den Komfort und die Sicherheit des Schweißers. In einer Roboterzelle können sich bewegende Stromkabel, Stromquellen, Drahtvorschubgeräte oder andere Dinge darauf auswirken, wie viel diese Zelle im Laufe einer Schicht produzieren kann.

Die kleinen Dinge sind wichtig, und wenn auch nur ein Detail fehlt, kann es später zu größeren Problemen kommen. Kleine Änderungen können einen großen Einfluss auf die Effizienz haben, die Sie erreichen können.