Automatisiertes Widerstandsschweißen: Revolution im Metallfügen

Falls Sie Widerstandsschweißen (gemeinhin als Punktschweißen bekannt) noch nicht kennen: Es ist im Wesentlichen das Fügen von Metallen durch Ausüben von Druck und Leiten von Strom durch die zu verbindenden Metallenden für eine bestimmte Zeit – typischerweise ausgeführt durch eine dedizierte Punktschweißmaschine. Heute fokussieren wir uns auf diese Schweißtechnik in Verbindung mit Automatisierungssystemen.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Automatisierungssystemen in jüngeren Jahren ist Widerstandsschweißen ein hervorragender Kandidat für Robotik und Automatisierung geworden. Dieser Fortschritt wird oft als automatisiertes Widerstandsschweißen bezeichnet, dessen Hauptanwendung in der Automobil- und Fahrzeugherstellung für Karosseriekomponenten und Rahmen liegt, wo oft tausende Schweißungen stattfinden.

Was ist ein automatisierter Widerstandsschweißer?

Ein automatisierter Widerstandsschweißer – im Wesentlichen ein Widerstands-/Punktschweißroboter – verkörpert den automatisierten Widerstandsschweißprozess. Da Automatisierung, Robotertechnik und Ausrüstungsqualität sich weiterentwickeln, können Hersteller nun modernste Widerstandsschweißrobotik herstellen, die viele Vorteile bietet: Punktschweißen kann nun in kleineren physischen Räumen erfolgen, und die verbesserte Kompatibilität ermöglicht einfache Integration anderer Montageteile. Das Ergebnis ist oft konsistent und liefert wiederholbare Schweißergebnisse mit hoher Qualität in kürzerer Zeit im Vergleich zu konventionellen Widerstandsschweißmaschinen.

Merkmale und Überlegungen

Welche Merkmale können wir von einem automatisierten Schweißroboter erwarten und was sollte berücksichtigt werden?

Armreichweite

Ein Widerstandsschweißroboter hat Roboterarme für den Schweißprozess. Die Arme müssen jede benötigte Position einnehmen können, damit die Schweißpistole die Aufgaben ausführen kann.

Schweißpistolen

Punktschweißpistolen eines Widerstandsschweißroboters können über 45 kg (100 lbs) wiegen. Nicht nur die Armreichweite, sondern auch die Tragfähigkeit der Arme für dieses immense Gewicht muss sichergestellt sein. Gewicht von Kabeln, Schläuchen und anderen Komponenten muss ebenfalls berücksichtigt werden.

Klemmdruck

Der Klemmdruck eines Widerstandsschweißroboters beeinflusst die Schweißqualität und begrenzt Verzug um die Wärmeeinflusszone (WEZ). Er wird durch eine servogesteuerte Pistole mit Motor zum Öffnen, Schließen und Ausüben konstanten Drucks für die Elektrodenklemme kontrolliert.

Artikulation und Mehrachsbewegung

Roboterarme müssen mehrere Gelenke haben, die einen Bewegungsbereich für diverse Schweißnähte ermöglichen. Arme sollten frei beugen und drehen können – zur Maximierung der Reichweite haben manche Einheiten bis zu sieben Achsen.

Stromversorgung

Die Stromversorgung ist eine Kernkomponente eines Widerstandsschweißroboters. Sie leitet den vordefinierten Strom zu den Elektroden, um zu erhitzen, die Stücke zu schmelzen und den Schweißkern zu bilden.

Zeit- und Geschwindigkeitseinstellungen

Eine automatisierte Einheit hat meist eine Timer-Funktion, die die Dauer der Elektrodenklemmung für präzise Kerngröße bestimmt. Geschwindigkeitseinstellungen bestimmen, wie schnell ein Arm von einer Bewegung zur nächsten wechselt.

Vorrichtungsdesign

Die Vorrichtung ist eine weitere essenzielle Komponente für Schweißqualität. Sie muss Komponenten präzise positionieren, sodass alle Werkstückseiten für Elektrodenkontakt zugänglich sind.

Was macht einen automatisierten Schweißer überlegen?

Der Zweck von robotischem und manuellem Schweißgerät ist derselbe: Zwei Werkstücke durch Wärme und Druck verbinden. Was macht die automatisierte Einheit überlegen? Roboter minimieren menschliche Eingriffe und steuern den gesamten Prozess ohne manuelle Schritte. Manuelle Geräte erfordern zusätzliches Personal zum Be- und Entladen der Metallwerkstücke vor und nach dem Schweißen. Obwohl beide Prozesse Stärken und Schwächen haben, diskutieren wir hier spezifisch die Vorteile der automatisierten Einheit.

Beginnen wir: Automatisierte Schweißsysteme zeichnen sich durch hervorragende Wiederholbarkeit und Konsistenz aus, die sogar hochqualifizierte Bediener nicht erreichen. Dies führt zu besserer Schweißqualität, da automatisierte Operationen konsistent optimale und zuverlässige Schweißergebnisse liefern. Das Steuerungssystem stellt auch sicher, dass alle Schweißnähte die vorgegebenen Anforderungen vor Produktion erfüllen.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil ist der höhere Ausstoß. Menschen können mit Robotern in puncto Arbeitsgeschwindigkeit nicht mithalten – Roboter arbeiten immer schneller und länger bei robotischen Schweißprozessen. Selbst wenn manuelle Alternativen Geschwindigkeit erreichen, geschieht dies oft auf Kosten von Genauigkeit oder Qualität. Zudem werden menschliche Arbeiter in hochautomatisierten Umgebungen minimiert oder weggelassen – ein weiterer großer Vorteil: reduzierte Arbeitskosten. Menschliche Arbeit ist generell einer der teuersten Produktionsaspekte. Im Vergleich zu manuellen Settings, wo Sie Personal für Schweißprozesse einsetzen und überwachen müssen, erfordert ein voll- oder teilautomatisierter Prozess nur eine begrenzte Anzahl geschulter Schweißer zur Überwachung – erhebliche Kosteneinsparung.

Die Bedeutung der Schweißvorbereitung

Bei all den genannten Vorteilen automatisierter Widerstandsschweißer: Sie rechtfertigen keine mangelhafte Vorbereitung für den Punktschweißprozess. Die Qualität der in eine Schweißstation gehenden Komponenten und wie gut Sie den Prozess einrichten, diktieren die Qualität des Fertigteils. Dies ist tatsächlich ein großer Nachteil automatisierter (besonders unbeaufsichtigter) Prozesse: Selbst ein Bruchteil eines Fehlers an jedem Teil addiert sich langsam und kann Dimensionen oder Stabilität des Endprodukts beeinträchtigen. Wird dies durch unzureichende menschliche Überwachung übersehen, erwarten Sie zusätzlichen Zeit- und Materialverlust.