Direkte Antwort: Das lernfreie Schweißen ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung für eine bestimmte Geometrieklasse und keine automatische Programmierung für beliebige Formen. Ein Scan ermittelt die Position des jeweiligen Bauteils, sodass Abweichungen zwischen den Bauteilen toleriert werden, während Änderungen der Geometrie selbst nicht toleriert werden. Eine geschlossene, regelmäßige Naht, wie beispielsweise ein Flanschring, kann aus dem Scanergebnis berechnet werden. Das Verfahren eliminiert das „Anlernen“; jedes Bauteil wird weiterhin maschinell und nicht manuell positioniert.
Für wen ist das: Dieser Text richtet sich an Ingenieure und Einkäufer, die scanbasierte Schweißzellen für die Fertigung von Baugruppen in mittleren Serien evaluieren.
Umfang: Dieser EVST-Leitfaden beschreibt die Voraussetzungen, die ein Produkt für das scanbasierte, lernfreie Roboterschweißen erfüllen muss: Nahtgleichmäßigkeit, die tatsächlichen Scan-Ergebnisse, gespeicherte und nicht gespeicherte Daten sowie die Bedingungen, die zu einem Fehler führen. Angaben zur Scangenauigkeit, zu Kompensationsbereichen, zur Erstausbeute oder zu Zykluszeiten werden nicht gemacht; diese Werte ergeben sich aus den Testergebnissen Ihrer eigenen Teile.
Erst messen, dann schweißen
In den Referenzaufnahmen durchfährt ein roter Laserstrahl den Deckel eines Transformatorbehälters und die darin befindliche Flanschöffnung, bevor ein Lichtbogen gezündet wird. Erst nach diesem Durchgang beginnt der Roboter mit dem Schweißen um den Flanschring.
Diese Reihenfolge ist die Methode. Der Scan ist keine Überprüfung eines bereits existierenden Programms; er ist die Eingabe, aus der der Pfad erstellt wird, und die Sequenz wiederholt sich für jeden Teil.
Es ist wichtig zu betonen, was dies nicht ist. Es handelt sich weder um Offline-Programmierung, die einen Pfad aus einem Modell erstellt, noch um Nahtverfolgung, die einen vorgegebenen Pfad während des Schweißens korrigiert. Diese drei Verfahren beantworten unterschiedliche Fragen und werden oft fälschlicherweise als austauschbar bezeichnet.
Was benötigt das lernfreie Roboterschweißen von der Naht?
Ein Flanschring ist eine geschlossene, regelmäßige Naht in einer Ebene. Ausgehend von einem Scan, der ihn lokalisiert, lässt sich der Verlauf um ihn herum berechnen, da die Form durch wenige Parameter und nicht durch eine beliebige Kurve beschrieben wird.
Für diese Geometrie eignet sich die Methode. Wird die Naht unregelmäßiger – beispielsweise eine Raumkurve, der Schnittpunkt zweier Zylinder oder eine Verbindung, deren Form sich entlang ihrer Länge ändert –, liefert der Scan zwar weiterhin eine Position, aber ohne ein Modell lässt sich daraus kein Pfad mehr ableiten.
Der praktische Test ist einfach formuliert: Lässt sich die Nahtstelle so genau beschreiben, dass ihre Lokalisierung ausreicht, um sie zu generieren? Wenn ja, ist Teach-Free eine Option. Muss die Form selbst beschrieben werden, handelt es sich um eine Frage der Offline-Programmierung.
Die Reihenfolge, in der EVST arbeitet, ist jedes Mal dieselbe: zuerst die Nahtgeometrie, dann das, was der Scan erfassen kann, dann die Anpassung und erst dann die Zelle selbst.
Gemäß ISO-9692 1: 2013Die Vorbereitung von Schweißverbindungen für Schmelzschweißungen erfolgt durch eine festgelegte Geometrie und Abmessungen, wodurch eine reguläre Verbindung überhaupt erst beschreibbar wird.
Es spart Lehraufwand, nicht die Suche nach Informationen.
In den Aufnahmen ist zu sehen, dass derselbe Tank mehrere Schweißstellen aufweist, und das Gerät scannt diese erneut, bevor es die nächste bearbeitet. Niemand muss etwas neu erklären, aber die Position wird jedes Mal erneut eingenommen.
Diese Unterscheidung ist für die Zykluszeit-Argumentation relevant. Schulungskosten verursachen einmalige Rüstkosten, Scankosten fallen pro Teil an. Die Argumentation verbessert sich daher mit kleineren Losgrößen und steigender Produktvielfalt und verschlechtert sich mit größeren Losgrößen und gleichbleibender Teilequalität.
Dies ist auch für die Erwartungen bei der Inbetriebnahme relevant. Eine Zelle, die jedes Teil abtastet, leistet Arbeit, die eine trainierte Zelle nicht leistet, und diese Arbeit muss irgendwo im Zyklus sichtbar werden.
| Situation | Übliche Methode | Was zuerst überprüft werden sollte |
|---|---|---|
| Regelmäßig geschlossene Nähte, kleine Chargen, Position variiert | Scanbasiertes Lehren ohne | Ob der Scan jede Naht und jeden Spaltbereich erreicht |
| Komplexe oder freie Nahtformen, Modell verfügbar | Offline-Programmierung vom Modell | Modellgenauigkeit im Vergleich zur realen Baugruppe |
| Lange Abschnitte mit einem gleichbleibenden Teil | Unterrichtsprogramm, möglicherweise mit Tracking | Wie stark die Position von Teil zu Teil variiert |
| Die Nahtposition verschiebt sich beim Schweißen | Nahtverfolgung auf einem straffen Pfad | Ob die Abweichung auf Verzerrungen oder auf Passungsprobleme zurückzuführen ist |
Wo die Methode versagt
Der Scan erfordert eine Sichtlinie. Eine Naht, die hinter einer Struktur verborgen, unter einer Klemme eingeklemmt oder in einem für den Sensor unzugänglichen Winkel erfasst wird, kann von der Methode nicht lokalisiert werden und lässt sich auch durch aufwändige Nachbearbeitung nicht wiederherstellen.
Reflektierende Oberflächen stellen die zweithäufigste Fehlerursache dar. Polierte, beschichtete oder nasse Oberflächen stören die Messwerte eines linienförmigen Lichtsensors. Die praktischen Lösungen sind optischer und mechanischer Natur – Einfallswinkel, Halterungsdesign, Oberflächenbeschaffenheit – und nicht softwareseitiger Natur.
Der dritte Punkt ist die Passgenauigkeit. Ein Scan kann einen Spalt messen; er kann jedoch keinen Spalt schweißen, der außerhalb des Prozessfensters liegt. Laut ISO 13920:1996Allgemeine Toleranzen für Schweißkonstruktionen werden als Toleranzklassen angegeben, und ein Spalt, der die im Verfahren angenommene Klasse überschreitet, ist eher ein Montageproblem als ein Problem der Schweißausrüstung.
Der letzte Punkt sollte ausdrücklich erwähnt werden, da er regelmäßig bei der Inbetriebnahme als Gerätefehler gemeldet wird, obwohl es sich nicht um einen solchen handelt.
Was gehört zu den Testaufzeichnungen und zur Sicherheit?
Die Scangenauigkeit, der tatsächlich angewendete Kompensationsbereich und die Erstausbeute basieren auf Testdaten, die mit Ihren eigenen Bauteilen erstellt wurden. Keiner dieser Werte lässt sich aus dem Videomaterial ablesen und wird hier auch nicht aufgeführt.
Gemäß ISO 9283:1998Da die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Positionierung unter festgelegten Last- und Geschwindigkeitsbedingungen gemessen werden, muss jede Positionsangabe für eine Scanzelle den Sensor, den Abstandshalter und das von ihm eingenommene Bauteil benennen.
Gemäß ISO-10218 2: 2025Der geschützte Raum ergibt sich aus der Bewegung des gesamten integrierten Systems, die bei einer auf einem Portal montierten Zelle die Portalverstellung und nicht nur den Arm umfasst.
Jede EVST-Anwendungsprüfung beginnt mit den gleichen Projekteingaben – Zeichnung, Verbindungsvorbereitung und aktuelle Montagetoleranz – sodass die Auswahl auf Beweisen beruht und die Abnahme anhand Ihrer eigenen Teile und nicht anhand eines Datenblatts vereinbart wird.
Häufig gestellte Fragen
Ist lehrenfreies Schweißen dasselbe wie Offline-Programmierung?
Nein. Offline-Programmierung erstellt einen Pfad anhand eines Modells; Teach-Free-Programmierung erstellt ihn anhand eines Scans des tatsächlichen Bauteils. Offline-Programmierung kann Formen verarbeiten, die ein Scan nicht erfassen kann, und Teach-Free-Programmierung kann Bauteilabweichungen berücksichtigen, die bei Offline-Programmierung nicht sichtbar sind. Sie lösen unterschiedliche Probleme und werden häufig kombiniert.
Welche Nähte eignen sich für diese Methode?
Regelmäßige, beschreibbare Nähte, die ein Scan erfassen kann – ein Flanschring, eine gerade Verrundung, ein Lochkreis. Sobald die Naht unregelmäßig geformt ist, reicht die Erfassung allein nicht mehr aus, um sie zu generieren, und die Fragestellung verlagert sich in die Offline-Programmierung.
Was führt in der Praxis zum Ausfall?
Sichtlinie, Reflexion und Passgenauigkeit sind entscheidend. Eine Naht, die der Sensor nicht erfassen kann, lässt sich nicht lokalisieren; polierte, beschichtete oder nasse Oberflächen stören die Messung; und ein Spalt außerhalb des Prozessfensters ist ein Montageproblem, das durch Scannen zwar gemessen, aber nicht behoben werden kann.
Was sollten wir senden, um eine hilfreiche Antwort zu erhalten?
Die Teilezeichnung, die Verbindungsvorbereitung, die Montagetoleranzklasse, mit der Sie arbeiten, und der Bereich der Spaltmaße, die Sie tatsächlich an den eingehenden Teilen feststellen.
Projektbeiträge für eine Antragsprüfung
Um dies anhand Ihres eigenen Produkts und nicht anhand einer generischen Zelle überprüfen zu lassen, senden Sie Folgendes:
- Teilezeichnung und die zu verschweißenden Nähte
- Verbindungsvorbereitung und die Toleranzklasse, nach der Sie arbeiten
- die Bandbreite der Montagefehler an den eingehenden Teilen
- Losgröße und Anzahl der Varianten, die sich die Station teilen
Senden Sie die Zeichnung und die Gelenkvorbereitung und geben Sie an, ob sich damit lehrfreie Griffe an diesem Produkt üben lassen. Weiterführende Informationen: Lösungen für automatische Schweißsysteme, Grenzen des Roboterschweißpfads.