Ein Roboterschweißsystem kann die Produktivität steigern, die Schweißqualität verbessern und die Herstellungskosten senken. Die in der Praxis erzielten Vorteile hängen jedoch davon ab, wie effektiv ein System im Laufe der Zeit eingesetzt wird.
Es gibt zwei Möglichkeiten, den ROI der Automatisierung zu maximieren. Die erste besteht darin, Systemausfallzeiten zu minimieren, und die zweite darin, die betriebliche Effizienz zu optimieren.
Hier sind die 11 „Best Practices“ zur Erreichung dieser Ziele, die von unseren Robotik- und Automatisierungsexperten bei IPG empfohlen werden.
#1. Führen Sie regelmäßig vorbeugende und vorausschauende Wartungsarbeiten durch.
Die vorbeugende und vorausschauende Wartung, mit der Probleme erkannt und gelöst werden, bevor sie auftreten, ist der sicherste Weg, um Produktionsunterbrechungen zu vermeiden. In vielen Fällen trägt die vorbeugende und vorausschauende Wartung auch dazu bei, ein Höchstmaß an Produktqualität zu gewährleisten.
Zu den wichtigsten Punkten, die auf Ihrer Checkliste für vorbeugende Wartungsmaßnahmen stehen sollten, gehören:
- Regelmäßige Überprüfungen von Brennern, Optiken, Kabeln, Verbrauchsmaterialien und Kühlsystemen.
- Der Einsatz von Vorhersagewerkzeugen (IoT-Sensoren, thermische Überwachung, Schwingungsanalyse und Laserleistungsrückmeldung) zur Erkennung beginnender Ausfälle.
- Verfolgung der Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien (Kontaktspitzen, Düsen, Optiken), um sicherzustellen, dass diese ausgetauscht werden, bevor es zu einem Ausfall oder einer erheblichen Leistungsminderung kommt.
#2. Verbrauchsartikel und Ersatzteilbestände aktiv verwalten
Es scheint einfach zu sein, aber es ist ein überraschend häufiger Fehler, keine ausreichenden Ersatzteile vorrätig zu haben. Ersatzteile sind notwendig, um Geräte betriebsbereit zu halten und erforderliche Reparaturen durchzuführen. Wenn das richtige Teil bereits vorrätig ist, können Wartungs- oder Reparaturausfallzeiten drastisch reduziert werden.
Zur Optimierung der Ersatzteilverfügbarkeit:
- Halten Sie standardisierte Verbrauchsmaterialien (Kontaktspitzen, Düsen, Linsen, Schutzfenster, Drahtführungen) bereit, idealerweise in der Nähe der Geräte.
- Minimieren Sie Abweichungen bei Verbrauchsmaterialien zwischen den Zellen, um Verwirrung und die Gefahr der Verwendung falscher Teile zu reduzieren.
- Erwägen Sie Vendor-Managed Inventory (VMI), um sicherzustellen, dass wichtige Teile immer verfügbar sind.
#3. Programmierung und Simulation offline durchführen
Das Einrichten eines neuen Auftrags und das Programmieren von Schweißbahnen für Roboter kann zeitaufwändig sein. Wenn diese Aufgabe auf einem Produktionssystem ausgeführt wird, kann dies zu unnötigen Ausfallzeiten und Produktionsunterbrechungen führen. Mit Offline-Programmier- (OLP) und Simulationswerkzeugen können Sie diese Arbeit in eine virtuelle Umgebung verlagern. Das spart Zeit und verringert das Fehlerrisiko.
Um den größtmöglichen Nutzen aus der Offline-Programmierung zu ziehen:
- Überprüfen Sie vor der Bereitstellung Pfade, Zykluszeiten und Reichweitenbereiche.
- Verwenden Sie Simulationen, um potenzielle Kollisionen, Probleme mit dem Brennerwinkel oder Störungen durch Vorrichtungen zu erkennen, bevor sie auftreten.
- Erstellen Sie Programme offline, um manuelle Teach-Ins überflüssig zu machen.
#4. Schulung des Bedienungs- und Wartungspersonals
Gut ausgebildete Bediener erzielen mit einem Roboterschweißsystem stets höchste Effizienz und beste Ergebnisse. Kompetentes Wartungspersonal verhindert, dass kleine Probleme zu größeren Ausfallzeiten eskalieren, und reagiert schneller, wenn doch einmal Probleme auftreten.
Um die Fähigkeiten und die Reaktionsfähigkeit Ihres Teams zu stärken:
- Schulen Sie die Zugführer darin, die häufigsten Probleme, wie z. B. Drahtverwicklungen, schnell zu erkennen und zu beheben. Vogelverwicklungen, optische Verunreinigungen oder Verfahren zum Zurücksetzen des Systems.
- Schulung des Wartungs- und Produktionspersonals, um eine konsistente Unterstützung und Abdeckung über alle Schichten hinweg sicherzustellen.
- Bringen Sie an jeder Zelle klare, visuelle SOPs an. Dies sollte dazu beitragen, die Zeit für die Fehlerbehebung zu minimieren und bewährte Verfahren für eine gleichbleibende Qualität zu standardisieren.
#5. Implementierung von Echtzeitüberwachung und Warnmeldungen
Die Überwachung des Systemstatus und der Schweißleistung in Echtzeit ist eine wertvolle Ergänzung zur vorausschauenden Wartung. Sie ermöglicht es Ihrem Team, Anomalien frühzeitig zu erkennen und verhindert, dass kleine Probleme zu längeren Ausfallzeiten führen.
Beispielsweise gibt es eine Vielzahl von Werkzeugen und Technologien zur Überwachung von Laserschweißungen, die gegenüber Qualitätssicherungsmethoden wie zerstörenden Prüfungen erhebliche Verbesserungen bieten. Methoden wie die direkte Schweißnahtmessung in Echtzeit liefern hochpräzise geometrische Daten, mit denen sich fehlerhafte Schweißnähte vorhersagen lassen, bevor sie auftreten.
Um das Beste aus der Echtzeitüberwachung herauszuholen:
- Implementieren Sie Dashboards für den Roboterstatus, Schweißparameter und die Fehlerverfolgung.
- Senden Sie automatische Benachrichtigungen (SMS/E-Mail), wenn Schwellenwerte überschritten werden oder Fehler auftreten.
- Protokollieren Sie Ausfallzeiten, um Trends zu analysieren, Ursachen zu identifizieren und Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Diese Daten können auch dazu beitragen, kontinuierliche Verbesserungen voranzutreiben.
#6. Ordnungsgemäße Drahtzufuhr aufrechterhalten
Probleme bei der Drahtzuführung gehören zu den häufigsten Ursachen für Ausfallzeiten beim Roboterschweißen. Selbst kleine Unregelmäßigkeiten können die Schweißqualität beeinträchtigen und zu unnötigen Stillständen oder kostspieligen Nacharbeiten führen.
Um eine ordnungsgemäße Drahtzuführung sicherzustellen und aufrechtzuerhalten:
- Überprüfen Sie, ob die Auskleidungen die richtige Länge haben und beim Bewegen des Roboters keinen Widerstand erzeugen.
- Passen Sie die Antriebsrollen und Spannungseinstellungen an den Drahttyp an, um ein Verrutschen oder Verformen zu verhindern.
- Priorisieren Sie eine stabile Drahtzuführung – dies führt direkt zu einer stabilen Produktion.
#7. Präzise Passgenauigkeit der Verbindungsstellen und Spaltkontrolle gewährleisten
Selbst das beste Roboterschweißsystem kann schlecht ausgerichtete oder ungleichmäßig präsentierte Teile nicht immer ausgleichen. Eine schlechte Befestigung oder Abweichungen bei der Teileplatzierung führen zu Schweißfehlern, Nacharbeiten und ungeplanten Ausfallzeiten. Es lohnt sich, in robuste, wiederholbare Befestigungen zu investieren, um eine stabile Produktion und eine hohe Schweißqualität zu gewährleisten.
- Verwenden Sie Präzisionsvorrichtungen mit „Poka-Yoke“-Funktionen. Dazu gehören integrierte Führungen, die eine korrekte Ausrichtung der Teile gewährleisten, Stift- und Schlitz-Positionierer für eine konsistente Platzierung und automatische Klemmen, die eine gleichmäßige Klemmkraft ausüben.
- Entwerfen Sie Vorrichtungen so, dass sie unempfindlich gegenüber Schwankungen bei der Belastung durch den Bediener oder bei den Toleranzen der Teile sind.
- Sorgen Sie für eine präzise Passgenauigkeit der Verbindungsstellen und eine genaue Spaltkontrolle, um Schweißspalten und -fehler zu vermeiden und Stillstände zu verhindern.
#8. Design für schnelle Wartungsfreundlichkeit
Der Einsatz von Schnellwechselkomponenten beschleunigt und vereinfacht routinemäßige Wartungsarbeiten. Außerdem minimieren sie die durchschnittliche Reparaturzeit (MTTR), wenn unerwartete Probleme auftreten. Eine auf Wartungsfreundlichkeit ausgelegte Konstruktion ist eine auf Betriebszeit ausgelegte Konstruktion.
Zur Maximierung der Wartungsfreundlichkeit:
- Rüsten Sie Systeme mit Schnellwechsel-Brennerhalterungen, Kartuschenoptiken und modularen Verbrauchsmaterialien aus.
- Optimieren Sie die routinemäßige Wartung, damit Techniker Aufgaben schnell und konsistent erledigen können.
- Reduzieren Sie die MTTR durch die Konstruktion und stellen Sie sicher, dass Reparaturen nur minimale Werkzeuge, Zeit und Unterbrechungen erfordern.
#9. Versorgen Sie den Roboter mit hochwertigen Teilen.
Ein Roboterschweißsystem kann minderwertige Teile nicht vollständig kompensieren. Schlecht gefertigte oder uneinheitliche Teile führen unweigerlich zu Schweißfehlern, Nacharbeiten und unnötigen Ausfallzeiten. Technologien wie Bildverarbeitungssysteme, Nahtverfolgung und robuste Befestigungen können zwar helfen, erhöhen jedoch die Kosten und Komplexität.
Dies gilt insbesondere für das Laserschweißen. Das Laserschweißen ist zwar ein präzises Verfahren, das hochwertige Verbindungen erzeugt, jedoch ist es manchmal weniger tolerant gegenüber großen Toleranzen und Qualitätsschwankungen der Teile als andere Fügeverfahren. Das Laserschweißen bietet die größten Vorteile, wenn Teile, Baugruppen und vorgelagerte Prozesse unter Berücksichtigung dieses Verfahrens konstruiert werden.
Zur konsistenten Herstellung von Teilen, die eine hochwertige Roboterschweißung unterstützen:
- Entwerfen und fertigen Sie Teile mit engen Toleranzen, einheitlichen Materialien und ordnungsgemäßer Fugenvorbereitung.
- Überprüfen Sie die Konsistenz der Teile, bevor die Einheiten die Zelle erreichen. Dadurch werden Nacharbeiten und Prozessanpassungen reduziert.
- Minimieren Sie die Abhängigkeit von Ausgleichstechnologien und setzen Sie diese als Sicherheitsvorkehrungen ein, anstatt sie als Ersatz für mangelhafte Teilequalität zu verwenden.
#10. Richten Sie Ihren Roboter genau ein und konfigurieren Sie ihn.
Eine genaue Einrichtung ist unerlässlich, um die Produktivität und Zuverlässigkeit eines Schweißrobotersystems zu gewährleisten. Fehler beim Werkzeugmittelpunkt (TCP), bei der Mastering-Einstellung oder bei der Integrität des Brenners/der Optik können zu Fehlausrichtungen, schlechter Schweißqualität oder ungeplanten Ausfallzeiten führen. Regelmäßige Überprüfungen und Kalibrierungen sorgen für die Wiederholgenauigkeit des Roboters und verhindern Probleme, bevor diese die Produktion stören.
Zur Optimierung der Einrichtung und Konfiguration des Roboters:
- Überprüfen Sie während der Einrichtung und nach Wartungsarbeiten die korrekte TCP-, Mastering- und Brenner-/Optikintegrität.
- Verwenden Sie Ausrichtungs- und Positionsprüfungen, um die Wiederholbarkeit zu bestätigen. Dazu gehören Werkzeuge zur Überprüfung des Roboterhandgelenks, die Ausrichtung der End-of-Arm-Werkzeuge (Laser oder Brenner) und Laserausrichtungscoupons.
- Sorgen Sie für eine konsistente Kalibrierung, um Schwankungen zu reduzieren und Ausfallzeiten aufgrund von Einrichtungsfehlern zu vermeiden.
#11. Aktive Kontrolle der Produktionsumgebung
Die Betriebsumgebung hat einen direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Roboterschweißens. Staub, Dämpfe und Temperaturschwankungen können die Leistung der Anlagen beeinträchtigen und die Lebensdauer der Komponenten verkürzen – insbesondere bei der Laserschweißoptik. Proaktive Umgebungskontrollen schützen empfindliche Systeme, reduzieren Verunreinigungen und sorgen für einen reibungslosen Produktionsablauf.
Um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren:
- Verwenden Sie eine effektive Absaugung von Dämpfen und ein effektives Luftstrommanagement, um die Kontamination zu minimieren.
- Schützen Sie Linsen und andere optische Elemente mit geeigneten Abdeckungen und reinigen Sie sie regelmäßig.
- Stabilisieren Sie die Umgebung durch aktive Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung, um die Prozesskonsistenz zu maximieren und hitzebedingte Unterbrechungen zu vermeiden.
Betrachten Sie das Roboterschweißen als einen fortlaufenden Optimierungsprozess und nicht nur als einmalige Investition. Mit den hier beschriebenen Maßnahmen können Sie Ausfallzeiten minimieren, die Effizienz maximieren und kontinuierlich hochwertige Teile produzieren. So können Sie den vollen Ertrag Ihrer Automatisierungsinvestition realisieren und diese auch in Zukunft schützen.
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