By Sonne JieLeitender Ingenieur für Schweißpositionierer · EVST-Schweißpositioniererteam · • Geprüft von der EVST-Abteilung für Maschinenbau und Qualitätssicherung
Bei falschem Positionierer kann der Roboter zwar hochpräzise arbeiten, die Zelle erreicht aber dennoch nicht den Zyklus. Drei Kennzahlen sind entscheidend: Nutzlast, Drehmoment und Indexiergenauigkeit. Die aktuellen EVS-SWP-Einachs-Baureihen von EVST decken zugelassene Nutzlasten von 300 bis 1,200 kg ab, während die EVS-DWP-Zweiachs-Baureihen je nach Bauart zugelassene Optionen von 200 bis 5,000 kg bieten. Die Indexiergenauigkeit liegt bei besser als ±0.3°, und Zwei-Stationen-Layouts verdoppeln die Betriebszeit. Fünf Layoutoptionen – Drehteller, L-Form, Spindelstock-Reitstock, H-Form und Riesenrad – sind auf den jeweiligen Werkstücktyp abgestimmt. In Kombination mit den Fahrschienen W500–W800 an langen Nähten dienen sie als koordinierte Außenachsen. Dieser Einkaufsführer hilft Ihnen, die drei wichtigsten Spezifikationen zu ermitteln.
Die zentralen Thesen
- Drei Spezifikationen sind der eigentliche Knackpunkt: Nutzlast, Drehmoment, Indexiergenauigkeit.
- EVS-SWPDie derzeitigen einachsigen Konstruktionen bieten je nach Ausführung zugelassene Tragfähigkeitsoptionen von 300 bis 1,200 kg.
- EVS-DWPDie derzeitigen Zweiachsenkonstruktionen bieten je nach Ausführung zugelassene Tragfähigkeitsoptionen von 200 bis 5,000 kg.
- Indexierungsgenauigkeit < ±0.3° erhält den Nahtverfolgungsspielraum von ±0.5 mm.
- Fünf Layouts Passender Teiletyp — Drehteller / L-Typ / Spindelstock-Reitstock / H-Typ / Riesenrad.
- Zweistations-Lichtbogen-EinschaltungWährend auf der einen Seite geschweißt wird, wird auf der anderen Seite geladen – etwa die doppelte Zellleistung.
- Paar mit W500–W800 Fahrschienen bei langen Nähten; beide werden koordiniert mit dem Controller verbunden ISO 9283 Außenachsen.
Dieser Artikel richtet sich an Konstrukteure, Integratoren und Anlageningenieure von Schweißzellen, die einen Schweißpositionierer für eine neue oder modernisierte Zelle auswählen. Er behandelt die Dimensionierung der EVST-Positionierer EVS-SWP/EVS-DWP und die fünf Layoutoptionen. Der Roboter selbst, die Fahrschiene und Details zum Schweißverfahren werden nicht behandelt – hierfür gibt es separate Leitfäden.
Warum drei Spezifikationen, nicht nur die Nutzlast?
Die meisten Datenblätter für Positionierer beginnen mit der Nutzlast. Die Nutzlast allein reicht jedoch nicht aus, da zwei Zellen mit derselben Nutzlastklasse sehr unterschiedliche Durchsatzraten und Nahtqualitäten aufweisen können. Die drei Spezifikationen, die die Zellenleistung tatsächlich bestimmen, sind:
- Nutzlast: XNUMX Kg entscheidet, ob der Positionierer das Teil physisch hält.
- Drehmoment bestimmt, wie schnell die Indizierung erfolgt – und damit die Zykluszeit.
- Indexierungsgenauigkeit entscheidet darüber, wo die Naht verläuft – und damit über die Schweißnahtqualität.
Wählen Sie alle drei zusammen. Wenn Sie einen davon auslassen, kann eine Zelle auf dem Papier bestehen bleiben, in der Produktion jedoch scheitern.
Wann sich die richtige Positionierung auszahlt – und wann nicht.
Die entscheidenden Faktoren sind Teileausrichtungsanzahl, Schweißflächenanzahl und ZyklusgewinnVerwenden Sie diesen Rahmen:
| Ein Positionierer zahlt sich aus, wenn… | Überdenken Sie es, wenn… |
|---|---|
| Das Bauteil verfügt über mindestens zwei Schweißausrichtungen. | Flache Teile mit einheitlicher Ausrichtung |
| Die manuelle Neubefestigung dominiert derzeit den Zyklus. | Der Roboter schweißt flach, eine Neupositionierung ist nicht erforderlich. |
| Die Kontrolle der Wärmezufuhr ist wichtig (Mehrfachdurchgänge, dicke Schichten). | Dünnblech-Einpassverfahren |
| Die Anordnung mit zwei Stationen passt auf den Boden. | Der Boden ist zu eng für zwei Stationen |
| Die Teilefamilie bleibt bei der Montage konstant. | Die Montage ändert sich bei jeder Aufnahme. |
EVST untersucht den Positionierer mit dem Drei-Spezifikationen-Match-Methode: Nutzlast dimensioniert auf das Teil mit 30% Toleranz, Drehmoment dimensioniert auf Exzentrizität × Gewicht × Winkelbeschleunigung, Indexiergenauigkeit dimensioniert auf Nahtverfolgungstoleranz – alle drei zusammen, nicht einzeln.
Dimensionierung der Nutzlast – EVS-SWP und EVS-DWP
| Familie | Achsen | Nutzlastbereich | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| EVS-SWP | Einzelrotation | Optionen mit 300 / 500 / 800 / 1200 kg, je nach Struktur | Flache Teile, drehbare Nähte, einfache Positionierung |
| EVS-DWP | Dual (Drehung + Neigung) | Optionen in den Größen 200 / 300 / 500 / 1000 / 2000 / 3000 / 5000 kg, je nach Struktur | 3D-Teile, Mehrseitenschweißen, komplexe Ausrichtung |
| EVS-DWP-U | Doppelte U-Rahmen-Struktur | 1000/3000/5000 kg | Schwere Strukturbauteile, große Rahmen, Gussteile der Tonnenklasse |
Kursauswahl: nehmen Maximalgewicht des Teils + Vorrichtung + 30 % Marge → Landung in der nächsthöheren Klasse. Für ein 1500 kg schweres Bauteil + 200 kg schwere Vorrichtung (= 1700 kg) liegt die aktuelle SWP-Matrix außerhalb des zulässigen Bereichs; prüfen Sie eine zugelassene DWP-Konfiguration für 2,000 kg und vergewissern Sie sich vor der Auswahl über Drehmoment und Struktur. Die 30%ige Sicherheitsmarge deckt dynamische Lasten (Beschleunigungskraft) und zukünftige Bauteilvarianten ab.
Dimensionierung des Drehmoments – die am häufigsten übersehene Spezifikation
Das Drehmoment skaliert mit Exzentrizität × Gewicht × WinkelbeschleunigungEin 1000 kg schweres Bauteil mit 0.5 m Exzentrizität, das eine Beschleunigung von 1 rad/s² erreichen soll, benötigt 500 N·m zuzüglich des statischen Drehmoments, um die Schwerkraft auszugleichen. Datenblätter, die die Nutzlast, aber nicht das Drehmoment angeben, führen zu einer zu langsamen Zelle.
Die Drehmomentkurven der EVST-Positionierer werden achsen- und klassenspezifisch veröffentlicht. Auswahlregel: Erforderliches Drehmoment ≤ Nenndrehmoment mit 50 % Sicherheitszuschlag. Falls dieses Drehmoment nicht erreicht werden kann, wählen Sie eine höhere Klasse – auch wenn die Nutzlast ausreichend ist.
Genauigkeit der Größenbestimmung – Beibehaltung des Nahtverfolgungsspielraums
Die Nahtverfolgung des Roboters (bildverarbeitungsbasiert) hält typischerweise eine Genauigkeit von ±0.5 mm an der Gelenkstelle ein. Der Indexierungsfehler des Positionierers addiert sich: Indexiert der Positionierer auf einem Bogen mit 500 mm Radius auf ±1°, liegt die Naht etwa 8.7 mm neben der erwarteten Position – deutlich außerhalb des Genauigkeitsbereichs von ±0.5 mm.
EVST-Positionierer halten Indexiergenauigkeit besser als ±0.3° (ISO 9283 (Methode zur Wiederholbarkeitsprüfung). Bei einem Radius von 500 mm entspricht die maximale Abweichung ca. 2.6 mm – innerhalb des üblichen Kompensationsbereichs für die Nahtverfolgung. Für Arbeiten mit engen Toleranzen (z. B. Umfangsnähte von Druckbehältern) sollte eine Genauigkeit von besser als ±0.1° spezifiziert werden.
Fünf Layouts – Auswahl nach Teileart
| Layout | Am besten geeignet, | Warum |
|---|---|---|
| Einachsiger Drehtisch (EVS-SWP) | Flache Teile, Rotationsnähte | Einachsig, einfach, schnell indiziert |
| Zweiachsiger L-Typ (EVS-DWP) | 3D-Teile mit mehrseitigen Schweißnähten | Rotation + Neigung, jede Seite bergab |
| Spindelstock-Reitstock (EVS-SWP-ZW) | Lange Schächte, Rohre, Leitungen | Zwei koaxiale Spannfutter überspannen das Teil |
| Zweistationen-Anlage in H-Form (projektspezifische Konfiguration) | Hochdurchsatz-Multiorientierung | Der Roboter schweißt eine Seite, während der Bediener die andere Seite belädt. |
| Riesenrad (projektspezifische Konfiguration) | Dichte Kleinteile, Charge mit unterschiedlicher Ausrichtung | Mehrere Befestigungselemente an einem drehbaren Rahmen |
Zwei-Stationen-Lichtbogenschaltung – der Durchsatzmultiplikator
Der größte Zuwachs an Zelldurchsatz ergibt sich aus Zwei-Stationen-LayoutsWährend der Roboter an Station A schweißt, bestückt der Bediener Station B. Der Positionierer rotiert zwischen den Stationen; die Lichtbogenzeit bleibt bei ~80 % des Zyklus anstatt bei ~50 %.
Zyklusgewinn gegenüber Einzelstationen: ca. 30–80 % Durchsatzsteigerung bei mehrseitig bearbeiteten, schweren Teilen. Der genaue Gewinn hängt vom Verhältnis von Schweißzeit zu Ladezeit ab – bei annähernd gleicher Ladezeit und Schweißzeit nähert sich der Gewinn dem theoretischen Wert von 2×.
H-förmige, Riesenrad- und einige L-förmige Layouts unterstützen den Betrieb mit zwei Stationen. EVST dimensioniert die Zelle standardmäßig für zwei Stationen, es sei denn, boden- oder sicherheitstechnische Einschränkungen erfordern den Betrieb mit nur einer Station.
Kombination mit einer Reiseschiene
Bei Nähten, die länger als der Reichweitenbereich des Roboters sind (typischerweise >2 m), sollte der Positionierer mit einem kombiniert werden. Reisebahn W500–W800Beide werden als koordinierte externe Achsen pro Achse an den Regler angeschlossen. ISO 9283 Der Positionierer regelt die Ausrichtung; die Schiene regelt die Längenabdeckung.
Auswahl der Schienenklasse: Abgleich mit der Nutzlast des Roboters, dem Schweißbrenner und dem Kabelpaket, anschließend Prüfung auf die statische Last des Positionierers. Bei einer W650-Schiene (1000 kg Nutzlast) mit einer zugelassenen DWP-Konfiguration von 2,000 kg bewegt die Zelle Teile innerhalb des validierten Lastbereichs des Positionierers, während der Roboter innerhalb des 1000-kg-Bereichs der Schiene bleibt.
Normen, nach denen der Positionierer läuft
- ISO 9283 — Leistungskriterien für den Roboter; Wiederholgenauigkeit der Positionierindexierung wurde gemäß der Methodik dieses Standards geprüft, wenn der Positionierer als externe Achse dient.
- ISO 10218 — Robotersicherheit; der Positionierer fällt unter den geschützten Bereich des Robotersystems.
- ISO 3834 — Schweißqualität; die Schweißanweisung, nach der der Positionierer arbeitet, fällt unter eine der drei Klassen.
- ISO 17663 — Wärmebehandlung der Strukturmetallteile des Positionierers (geglüht).
- AWS D1.1 — Konstruktionsschweißnorm: Stahl.
FAQ
Warum ist das Drehmoment eine separate Spezifikation von der Nutzlast? Weil sie unterschiedliche Fragen beantworten. Die Nutzlast beantwortet die Frage „Kann der Positionierer das Werkstück halten?“. Das Drehmoment beantwortet die Frage „Kann er das Werkstück schnell genug bewegen?“. Ein Positionierer mit ausreichender Nutzlast, aber unzureichendem Drehmoment positioniert sich langsam und blockiert die Zellzykluszeit. EVST veröffentlicht beide Werte pro Achse.
Welche Indexierungsgenauigkeit benötige ich tatsächlich? Passen Sie die Positioniergenauigkeit an Ihre Nahtverfolgungstoleranz an. Die optische Nahtverfolgung mit einer Genauigkeit von ±0.5 mm und einem Bauteilradius von 500 mm erfordert eine Positioniergenauigkeit von < ±0.3° (maximaler Fehler: 2.6 mm Verschiebung). Arbeiten mit engeren Toleranzen (z. B. Druckbehälter mit einer Naht von ±0.1 mm) erfordern eine Positioniergenauigkeit von < ±0.1°. EVST-Positionierer decken beide Bereiche ab.
Einachsig oder zweiachsig? Einachsige (Drehtisch-)Schweißanlage, wenn das Bauteil nur in einer Rotationsebene geschweißt wird. Zweiachsige (L-Typ, DWP) Schweißanlage, wenn eine Schweißnaht geneigt werden muss, um die ebene, schwerkraftbedingte Position zu erreichen. Die meisten mehrflächigen Strukturbauteile benötigen eine zweiachsige Anlage; die meisten rotationssymmetrischen Teile (Ringe, Zahnradrohlinge) benötigen eine einachsige Anlage.
Spindelstock-Reitstock vs. Zweiachsen-Spindelstock? Die Spindelstock-Reitstock-Konstruktion ist die richtige Lösung für lange, rotationssymmetrische Bauteile (Wellen, Rohre, lange Schläuche), deren beide Enden eine Drehlagerung benötigen. Die zweiachsige L-förmige Konstruktion eignet sich für 3D-Bauteile, die sowohl Drehung als auch Neigung erfordern. Sie deckt unterschiedliche Geometrien ab.
Wie viel schneller ist eine Zwei-Stationen-Anlage im Vergleich zu einer Ein-Stationen-Anlage? Die typische Steigerung des Zellendurchsatzes liegt bei 30–80 %, abhängig vom Verhältnis von Lade- zu Schweißzeit. Bei gleicher Lade- und Schweißzeit verdoppelt sich der Durchsatz nahezu. EVST dimensioniert standardmäßig zwei Stationen, es sei denn, bauliche oder sicherheitstechnische Einschränkungen erfordern eine einzelne Station.
Kann ich einen Positionierer in eine bestehende Schweißzelle einbauen? Ja – die meisten gängigen Schweißsteuerungen unterstützen externe Achsen bis zu ihrer baulichen Grenze (typischerweise 4–10 externe Achsen). EVST führt vor der Angebotserstellung eine Nachrüstungsbewertung durch, die die Achsenanzahl, die Sicherheitsintegration und die Programmmigration berücksichtigt.
Bringen Sie es in Ihre Pflanze
Die Auswahl eines Schweißpositionierers erfordert die gleichzeitige Berücksichtigung dreier Spezifikationen: Nutzlast, Drehmoment und Indexiergenauigkeit. Fünf Layouts sind auf den jeweiligen Werkstücktyp abgestimmt, zwei Stationen verdoppeln den Durchsatz, und die Kombination mit W500- bis W800-Schienen erweitert die Reichweite. EVST Positionierer mit dem Drei-Spezifikations-Match-Verfahren – Nutzlast auf das Werkstück, Drehmoment auf den Zyklus, Indexierung auf die Naht. Siehe unsere Anleitungen zu wie man eine Roboter-Reiseschiene auswählt, koordinierte Zellintegration und Mehrlagenschweißen von dicken BlechenOder sprechen Sie mit EVST über die Dimensionierung eines Positionierers für Ihre Zelle.
Über die Autorin - Sonne Jie ist der leitende Ingenieur des EVST-SchweißpositioniererteamMit 12 Jahren Erfahrung in der Konstruktion von Schweißpositionierern – EVS-SWP (einachsig), EVS-DWP (zweiachsig), EVS-DWP-U (schwerer U-Rahmen) sowie den Varianten Spindelstock-Reitstock und Drehkranz – wendet er bei jedem Kundenprojekt die Drei-Spezifikationen-Abgleichsmethode an und überwacht die Qualitätskontrolle der Indexiergenauigkeit vor dem Versand. Die technischen Daten werden von den Ingenieuren von EVST (Mechanik und Qualität) geprüft; die angegebenen Werte stellen typische, erreichbare Bereiche dar, sind aber keine Garantien und werden projektbezogen dimensioniert. Korrekturen und Aktualisierungen: siehe Datum der letzten Aktualisierung.