Direkte Antwort: Die Rauchabsaugung folgt dem Werkstück vor dem Bearbeitungsprozess. Ein geschlossenes Werkstück versperrt den Austrittsweg, daher muss der Absaugpunkt der Öffnung folgen, durch die die Maschine arbeitet. Eine fest installierte Wandabsaugung ist nicht mehr wirksam, sobald das Gerät neu positioniert wird. Derselbe Prozess in einer offenen Halle führt zu einer senkrechten Abluftführung nach oben, wodurch die Absaughöhe von oben relevant wird. Der Lichtbogenschutz befindet sich nicht an der Maschinenaufstellfläche: Mobile Schutzwände werden dort aufgestellt, wo sich Personen dem Werkstück nähern.
Für wen ist das: Dieser Leitfaden richtet sich an Fertigungsingenieure und EHS-Koordinatoren und beschreibt die Spezifizierung von Absaugung, Siebung und Layout für Roboterschweißstationen.
Umfang: Dieser EVST-Leitfaden beschreibt, was hinsichtlich Rauchpfad, Lichtbogenschutz und Wärmeentwicklung unter drei verschiedenen Stationsbedingungen zu überprüfen ist: ein Werkstück mit eigener Rauchabsaugung, eine offene Schweißhalle und Mehrlagenschweißen. Er enthält keine Angaben zu Rauchkonzentrationen, Luftvolumina, Expositionsgrenzwerten oder Zwischenlagentemperaturen; diese Werte ergeben sich aus Messungen und Ihrem Schweißverfahren.
Drei Stationsbedingungen, ein Prozess
Die Referenzaufnahmen zeigen drei separate Schweißstationen nebeneinander. Es handelt sich weder um eine einzelne Schweißlinie noch um ein einzelnes Werkstück; sie werden zusammen gezeigt, weil sich derselbe Prozess je nach Ort völlig unterschiedlich verhält.
Im ersten Bild arbeiten zwei mobile Schweißanlagen an gegenüberliegenden Seiten einer großen, dreiseitigen Stahlkonstruktion. Im zweiten Bild schweißt ein Roboter an einer offenen Station mit dahinterliegenden mobilen Schutzwänden eine gebogene Platte. Im dritten Bild zeigt eine Nahaufnahme das Mehrlagenschweißen, bei dem eine Schweißnaht über die andere gelegt wird.
Zusammengenommen verdeutlichen sie, dass sich eine Spezifikation für Rauchgase und Schutzausrüstung nicht aus den Schweißparametern ableiten lässt. Die Parameter sind in allen drei Fällen ähnlich; die Bedingungen jedoch nicht.
Wovon hängt die Licht- und Wärmeregulierung beim Schweißen ab?
Ein geschlossener Bereich versperrt den Ausgang. Die in einem dreiseitigen Kasten entstehenden Dämpfe können nicht entweichen, sammeln sich daher an, anstatt sich zu verteilen, und die natürliche Konvektion kann sie nicht in dem Maße abbauen, wie sie beim Prozess entstehen.
Dadurch wird die Position des Absaugpunkts zum entscheidenden Faktor, nicht allein die Absaugleistung. In der Aufnahme parkt ein Gerät an der Öffnung des Gehäuses und verschweißt nach innen: Die Rauchgase haben nur einen Weg nach draußen, und der Absaugpunkt muss genau auf diesem Weg liegen.
Eine an der Wand befestigte Absaughaube löst dieses Problem einmalig. Sobald das Gerät jedoch neu positioniert wird – und ein mobiles Gerät wird ständig neu positioniert – ändert sich das Verhältnis zwischen Arbeitsfläche und Erfassungspunkt, und die in der ersten Position gültige Erfassungsmethode ist nicht mehr anwendbar.
Gemäß ISO-21904 1: 2020Die Ausrüstung zur Erfassung und Trennung von Schweißrauch wird mit Angabe des vorgesehenen Erfassungsortes und der Arbeitsbedingungen spezifiziert, was genau den Teil der Spezifikation ausmacht, der für eine mobile Station nicht trivial ist.
Eine offene Bucht stellt ein anderes, kein einfacheres Problem dar.
Überträgt man den gleichen Prozess auf eine offene Station, steigen die Rauchgase senkrecht nach oben. Es gilt nun nicht mehr, die Rauchgase aus einem Hohlraum zu entfernen, sondern die Höhe und Position der Absaugung von oben zu steuern.
Diese Höhe ist beidseitig begrenzt. Ist sie zu hoch, sinkt die Fanggeschwindigkeit im Bogenbereich; ist sie zu niedrig, behindert die Haube den Arbeitsbereich des Roboters oder das Laden des Werkstücks.
Die Reihenfolge ist in der Praxis wichtig. Stellen Sie die Position der Haube anhand des größten Werkstücks ein, das die Station aufnehmen muss, und überprüfen Sie dann die Reichweite und Haltung des Roboters im Vergleich dazu. Geht man umgekehrt vor, ergibt sich in der Regel eine Anordnung, bei der die Haube genau dort sitzt, wo der Roboterarm sein muss.
Die Arbeitsreihenfolge von EVST ist jedes Mal dieselbe: Zuerst wird der Rauchpfad vom Bauteil aus eingerichtet, dann die Erfassungsposition, dann die Abschirmung und erst dann das Layout.
| Stationszustand | Wohin die Abgase gehen | Was sollte zuerst geklärt werden? |
|---|---|---|
| Das Teil umschließt den Bogen (Kasten, Tank, Trichter). | Gefangen; Ausgänge nur durch die Öffnung | Erfassungspunkt an der Öffnung und wie er der Maschine folgt |
| Offene Bucht, fester Bahnhof | Erhebt sich über den Bogen | Höhe des Zugmechanismus im Verhältnis zum größten Teil und der Roboterumrandung |
| Offene Bucht, mobile Einheit | Steigt, aber die Quelle verschiebt sich | Ob Erfassung und Überprüfung mit der Einheit reisen |
| Mehrfachdurchgänge bei dickem Querschnitt | Sie steigt auf, und mit ihr sammelt sich Wärme an. | Zwischenpasstemperatur und Verweilzeit während der Extraktion |
Der Lichtbogenschutz folgt den Personen, nicht den Umrissen der Maschine.
In den Aufnahmen der offenen Halle besteht die Abschirmung aus einigen tragbaren Schweißerschutzwänden, die hinter der Station stehen. Ihre Positionierung ist eine Entscheidung zum Schutz der Personen, nicht der Geräte: Sie gehören auf die Seite, von der aus jemand die Halle betritt.
Derselbe Bahnhof, einmal mittig im Raum und einmal an einer Wand, erfordert unterschiedliche Sichtschutzmaßnahmen. Im mittleren Raum kann man sich von drei Seiten nähern, an der Wand nur von einer. Dies wird bereits bei der Planung festgelegt und nicht nachträglich hinzugefügt.
Eine mobile Einheit verändert das Problem erneut. Feste Schutzvorrichtungen schützen einen festen Standort; wenn das Gerät zum Einsatzort fährt, muss die Schutzvorrichtung entweder mitfahren oder an jedem Einsatzort neu aufgebaut werden.
Gemäß ISO 25980:2014Transparente Schweißvorhänge und -schirme werden nach ihren Schutzeigenschaften für den jeweiligen Prozess und die Sichtverhältnisse spezifiziert, sodass die Auswahl eher an den Lichtbogen und die Sichtlinien gebunden ist als allgemein gehalten zu sein.
Mehrfachdurchgangs-Kamine erzeugen sowohl Hitze als auch Rauch.
Die Nahaufnahme zeigt das Mehrlagenschweißen: Schweißraupe über Schweißraupe, wobei zwischen den Lagen Schweißrauch und Schweißspritzer sichtbar sind. Der Vorteil dieser Abfolge liegt in der Wärmespeicherung, da jede Lage auf Material beginnt, das von der vorherigen Lage bereits erwärmt wurde.
Dadurch werden Absaugung und Wärmemanagement zu einer einzigen Konstruktionsaufgabe anstatt zu zwei separaten. Die Absaugung entfernt Wärme zusammen mit den Rauchgasen, sodass eine aggressive Einstellung die Zwischenzugtemperatur unter den vom Verfahren geforderten Bereich senken kann, während eine unzureichende Einstellung beides in der Zelle belässt.
Die Zwischenlagentemperatur und die Haltezeit zwischen den Schweißgängen werden im Schweißverfahren für das Material und die Verbindung festgelegt und durch Messung am Bauteil überprüft, anstatt aus dem Aussehen der Schweißnaht abgeleitet zu werden.
Was gehört zur Messung und zur Sicherheit rund um den Bahnhof?
Rauchkonzentration, Luftvolumen, Ansauggeschwindigkeit und Zwischenlagentemperatur sind Messwerte. Keiner dieser Werte lässt sich aus den Aufnahmen des Schweißvorgangs ablesen und wird hier auch nicht angegeben.
Gemäß ISO-10218 2: 2025Der geschützte Raum einer integrierten Station ergibt sich aus der Bewegung des gesamten Systems. Bei einer mobilen Schweißeinheit, die ihren Fahrweg und die zugehörigen Anlagen umfasst, ist nicht nur der Arm relevant.
Gemäß ISO 12100:2010Lichtbogenstrahlung, Rauch, heiße Oberflächen und der Kabelverlauf gehören zur gleichen Risikobewertung wie die Roboterbewegung, und der Zugang für den Austausch von Verbrauchsmaterialien gehört ebenfalls dazu.
Jede Prüfung eines EVST-Antrags beginnt mit den gleichen Projekteingaben – Geometrie des Bauteils, Hallenbedingungen und vorhandene Belüftung – sodass die Auswahl auf Beweisen beruht und die Abnahme anhand Ihrer eigenen Station und nicht anhand eines Datenblatts vereinbart wird.
Häufig gestellte Fragen
Warum verändert ein geschlossenes Bauteil die Konstruktion des Luftauslasses so stark?
Da sich die Schweißrauche nicht verteilen können, ist in einem Behälter oder einer Box der einzige Ausweg die Öffnung. Daher muss die Absaugung genau dort angebracht sein, und eine an anderer Stelle in der Halle befestigte Absaugung erfasst nur sehr wenig Rauch. Bewegt sich das Schweißgerät während des Schweißvorgangs, muss sich auch die Absaugvorrichtung mitbewegen.
Ist ein größerer Absaugventilator die Lösung für ein schwieriges Bauteil?
Nicht für sich allein. Die Erfassungsgeschwindigkeit im Bogen hängt viel stärker von der Entfernung und Geometrie zwischen Quelle und Erfassungspunkt ab als vom Gesamtdurchfluss. Deshalb wird die Position des Erfassungspunkts vor der Kapazität festgelegt.
Wie sollten Schweißschutzschirme positioniert werden?
Je nachdem, wo sich die Personen dem Bahnhof nähern. Ein Bahnhof mitten in einer Bucht ist von drei Seiten zugänglich, ein Bahnhof an einer Wand hingegen nur von einer. Daher sind unterschiedliche Abschirmungen erforderlich, selbst bei gleicher Ausrüstung. Bei einer mobilen Einheit muss die Abschirmung an jedem Standort entweder mitgeführt oder neu aufgebaut werden.
Was sollten wir senden, um eine hilfreiche Antwort zu erhalten?
Die Geometrie des Bauteils umfasst unter anderem, ob das Bauteil den Bogen umschließt, die maximale Größe, die die Station aufnehmen muss, die Hallenhöhe und die vorhandene Belüftung sowie die Frage, ob die Ausrüstung fest am Werkstück angebracht oder angefahren wird.
Projektbeiträge für eine Antragsprüfung
Um dies anhand Ihrer eigenen Station und nicht anhand einer generischen Zelle überprüfen zu lassen, senden Sie Folgendes:
- Teilegeometrie und ob das Teil den Bogen umschließt.
- größtes Werkstück, das die Station annehmen muss
- Lichtungshöhe und die bereits installierte Belüftung
- ob die Schweißanlage fest installiert oder am Bauteil befestigt ist.
Senden Sie die Bauteilgeometrie und die Platzbedingungen, dann kann die Absaug- und Abschirmungsanordnung entsprechend ausgelegt werden. Weiterführende Informationen: Lösungen für automatische Schweißsysteme, Roboterschweißen großer Werkstücke.