Direkte Antwort: Der Aktionsradius und die Position des Roboterarms sind keine Distanzangabe. Ob eine Schweißnaht geschweißt werden kann, hängt von der Armposition an jedem Punkt entlang der Naht ab. Die Position ändert sich entlang einer Naht und beginnt dann an der nächsten von Neuem. Das Drehen des Werkstücks in die richtige Position ist oft kostengünstiger als ein längerer Arm. Entscheidend ist dabei der Spielraum für Position und Sicherheit.
Für wen ist das: Ingenieure bei der Auswahl von Robotern und externen Achsen für Schweißzellen an dickwandigen Blechschweißkonstruktionen und ähnlichen Mehrnahtbaugruppen.
Umfang: Dieser EVST-Leitfaden basiert auf den Aufnahmen einer einzigen Schweißstation: Eine schwere Blechkonstruktion wird von einem Einachs-Positionierer gehalten und gedreht, während ein Roboter aus verschiedenen Positionen nacheinander Schweißnähte ausführt. Von dieser Station wurden mehrere Aufnahmen verwendet. Weder Zykluszeiten noch Wiederholgenauigkeiten oder Abnahmeergebnisse der gefilmten Arbeit werden hier angegeben.
Ein Radius ist eine Zahl; ein Zugang ist eine Menge
Auswahltabellen geben einen Arbeitsradius als eine einzige Zahl an, anhand derer Kandidaten üblicherweise verglichen werden. An einem realen Bahnhof ergibt sich aus dieser Zahl jedoch eine ganze Reihe von Körperhaltungen, da dieselbe Entfernung, je nach Armkonfiguration, sehr unterschiedliche Zugänglichkeitsgrade ermöglicht.
Die alleinige Auswahl anhand der Abbildung führt dazu, dass nach der Installation einige Nähte unerreichbar bleiben: Sie sind zwar nicht unerreichbar, aber nur in einer Position erreichbar, aus der der Prozess nicht ausgeführt werden kann.
Dieses Problem bleibt in der Angebotsphase nahezu unbemerkt, da Zeichnungen Entfernungen darstellen. Es zeigt sich erst während der Durchführung des Unterrichts, wenn sich ein bestimmter Winkel als völlig unzugänglich erweist.
Gemäß ISO-10218 2: 2025Bei einer Industrieroboteranwendung wird die Anwendung als integrierte Zelle und nicht als eigenständige Maschine bewertet. Aus diesem Grund werden Reichweite und Haltungsbereich des Roboters aus der Nahtliste und nicht aus einer Katalogangabe abgelesen.
Das Körperteil bewegen, anstatt den Arm zu strecken
In den Referenzaufnahmen wird eine schwere Blechschweißkonstruktion von einem Positionierer gehalten und kann gedreht werden. Das bietet die erste Wahlmöglichkeit bei jeder Mehrnaht-Baugruppe: das Bauteil bewegen oder den Arm ausfahren.
Der Positionierer bringt eine Naht in eine günstige Position, sodass der Roboter bequem arbeiten kann. Im Vergleich zur Auswahl einer größeren Maschine, um dieselbe Naht umständlich zu erreichen, ist dies in der Regel sowohl günstiger als auch stabiler.
Dadurch ändert sich auch, was überprüft werden muss. Mit einem Positionierer in der Zelle stellt sich die Frage, wie viele Indexpositionen die Nahtliste benötigt; diese Frage wird anhand der Zeichnung und nicht anhand eines Katalogs beantwortet.
Gemäß ISO 12100:2010Die Risikominderung beginnt bereits bei der Planung der Anlage selbst, daher werden Reichweite und Haltungsbereich des Roboters sowie die Sicherheitszone gemeinsam und nicht nacheinander festgelegt.
Reichweite und Haltungsbereich des Roboters entlang einer Naht
Selbst bei einer einzelnen Naht ändert sich die Armhaltung über die gesamte Bewegungsstrecke. Der Zugang am Anfang des Bogens sagt nichts über den Zugang in der Mitte oder am Ende aus.
Der Zugriff wird also entlang der gesamten Trajektorie überprüft, nicht nur an einigen wenigen Messpunkten. Überschreitet eine Position irgendwo auf dieser Trajektorie die Grenzwerte, muss die Naht neu angeordnet werden: Entweder ändert sich der Winkel des Positionierers, oder die Naht wird geteilt und in zwei Teilen verschweißt.
Das Teilen hat seinen eigenen Preis. Es fügt einen Bogenanfang und -ende hinzu, und die entstehende Verbindung ist eine weitere Stelle, an der die Qualität überprüft werden muss. Daher wird eine Naht, die durch Drehung gelöst werden kann, normalerweise nicht geteilt.
Gemäß ISO 5817:2023Jedes Gelenk wird anhand der gleichen Unvollkommenheitsgrenzen bewertet, sodass in der Praxis ein zusätzlicher Start und Stopp eine zusätzliche Stelle darstellt, an der der Roboterreichweiten- und Haltungsbereich stimmen muss.
Eine neue Naht bedeutet eine neue Körperhaltung
Eine Baugruppe weist mehrere Nähte auf. Beim Übergang zur nächsten Naht stellt sich erneut die Frage nach der korrekten Positionierung, und der Zugang muss erneut überprüft werden.
Die Vereinigung der Haltungssätze für jede Naht entspricht dem, was die Station tatsächlich benötigt. Der einzuhaltende Sicherheitsabstand ist der Sicherheitsabstand innerhalb dieser Vereinigung zuzüglich des benötigten Platzes für die Sicherheitszone; es handelt sich nicht um die Kopffreiheit am entferntesten Punkt.
In der Praxis handelt es sich um eine Tabelle: Nahtstellen, die in der aktuellen Konfiguration erreichbar sind, Nahtstellen, für die der Positionierer gedreht werden muss, und Nahtstellen, die in keiner Ausrichtung erreichbar sind. Die dritte Gruppe entscheidet darüber, ob eine externe Achse oder eine andere Montage erforderlich ist, und gehört in die Angebotsphase, nicht in die Inbetriebnahme.
Die Sicherheitszone basiert auf derselben Analyse. Das erfasste Volumen in Extrempositionen unterscheidet sich vom erfassten Volumen in normalen Arbeitspositionen, daher muss die Schutzzone anhand des ersteren eingestellt werden. Die Umrisse von Taschenlampe und Kabelbaum wurden hinzugefügt, da diese in Extrempositionen häufig über den Arm hinausragen.
Eine Entscheidungstabelle für Reichweite und Körperhaltung
Jede der folgenden Zeilen stammt aus der Montage- und Nahtliste des Kunden. Keine der Fragen lässt sich durch den Vergleich mit veröffentlichten Arbeitsradien beantworten.
| Entscheidung | Ansiedlung von | Was passiert, wenn man es überspringt? |
|---|---|---|
| Nahtliste | Montagezeichnung, Nahtpositionen und -richtungen | Die Zugänglichkeit wird anhand der Entfernung und nicht anhand der Nähte beurteilt. |
| Rotationsfähigkeit | Ob das Teil gehalten und gedreht werden kann | Ein längerer Arm wurde angeschafft, um ein Problem mit der Vorrichtung zu lösen. |
| Haltungskontrolle entlang jeder Naht | Trajektorie, nicht Abtastpunkte | Nähte am Anfang erreichbar und in der Mitte blockiert |
| Indexpositionen | Vereinigung der Haltungssätze über alle Nähte hinweg | Positionierwinkel wurden während des Unterrichts improvisiert. |
| Sicherheitszone | Geschwungenes Volumen bei extremen Körperhaltungen, Taschenlampen- und Kabelumriss | Die Größe des Gehäuses wurde ausschließlich anhand normaler Körperhaltungen berechnet. |
Was das Filmmaterial nicht zeigen kann
Die Interferenzprüfung ist in einem Bewegtbild nicht sichtbar. Sie wird Naht für Naht im 3D-Modell durchgeführt und umfasst neben dem Arm auch die Taschenlampe, das Kabelpaket, die Leuchte und den Positionierer.
Zykluszeit, Wiederholbarkeit und Akzeptanzergebnisse liegen gleichermaßen außerhalb dessen, was Videomaterial liefert; ISO 10218-2 und ISO 12100 decken Integration und Risikobewertung ab, und keines von beiden wird durch die Beobachtung einer laufenden Zelle entschieden.
Bei den hier verwendeten Segmenten handelt es sich um mehrere Aufnahmen eines Senders, nicht um mehrere Zellen.
Die Reihenfolge, in der EVST arbeitet, ist jedes Mal gleich: Zuerst wird die Nahtliste erstellt, dann wird entschieden, ob sich das Teil dreht, und anschließend wird die Haltung entlang jeder Naht überprüft, bevor eine Maschine ausgewählt wird.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein größerer Roboter die übliche Lösung für eine unerreichbare Nahtstelle?
Selten. Die meisten unerreichbaren Nähte sind eher ein Haltungsproblem als ein Entfernungsproblem, und das Drehen des Teils löst dieses Problem kostengünstiger und mit stabileren Ergebnissen.
Wie viele Indexpositionen benötigt eine Baugruppe?
So viele, wie die Vereinigung der Haltungssätze erfordert. Die Angabe stammt aus der Nahtliste und nicht von einem vergleichbaren Projekt.
Erhöht eine umgekehrte oder Portalmontage einfach die Reichweite?
Nein. Es verändert die Form des nutzbaren Haltungsbereichs, anstatt ihn zu skalieren, daher muss es anhand derselben Nahtliste überprüft werden.
Lässt sich die Sicherheitskabine anhand normaler Betriebspositionen dimensionieren?
Nein. Das Streuvolumen ist bei extremen Körperhaltungen größer, und die Umrisse von Taschenlampe und Kabel müssen berücksichtigt werden, daher wird das Gehäuse vom ungünstigsten Fall aus dimensioniert.
Projektbeiträge für eine Antragsprüfung
Zur Beurteilung von Reichweite und Körperhaltung in einer Schweißzelle wird eine EVST-Anwendungsprüfung anhand der folgenden Eingaben gestartet:
- Abmessungen des Montageraums, Gewicht und Schwerpunkt
- Nahtplan mit Angabe der Position und Richtung jeder Naht
- ob das Teil gedreht werden kann und der zulässige Drehbereich
- bestehendes Robotermodell und Montageanordnung sowie die Sicherheitsgrenze des Geländes
Senden Sie uns den Teileumschlag und den Nahtplan, und wir werden die vorgegebene Position Naht für Naht durchgehen, bevor wir eine Maschine vorschlagen. Weiterführende Informationen: Position und Reichweite beim Roboterschweißen großer Werkstücke, Lösungen für automatische Schweißsysteme.