Stellen Sie sich vor, ein kollaborativer Roboter soll ein Werkstück schweißen, das nur wenige Millimeter von seiner ursprünglich programmierten Position abweicht. Ohne Korrektur würde die Schweißnaht das Bauteil verfehlen – Nacharbeit, Stillstand oder manuelle Eingriffe wären die Folge.

Genau dieses Szenario tritt in der robotergestützten Schweißtechnik häufig auf. Ob im Metallbau, Maschinenbau, in der Landtechnik oder im Stahlbau – Werkstücke befinden sich in der Praxis selten exakt an derselben Position. Fertigungstoleranzen, Spannvorrichtungen, Handling oder das erneute Einlegen eines Bauteils können dazu führen, dass der programmierte Schweißpfad nicht mehr mit der tatsächlichen Werkstückposition übereinstimmt.

Insbesondere bei einer High-Mix-/Low-Volume-Fertigung können solche Abweichungen die Rüstzeiten deutlich erhöhen und den Nutzen der Automatisierung einschränken. Die entscheidende Frage lautet daher nicht mehr, ob Schweißprozesse automatisiert werden können, sondern wie sich Robotersysteme flexibel an reale Produktionsbedingungen anpassen lassen.

Herausforderungen beim robotergestützten Schweißen

Viele Schweißroboter setzen eine präzise Positionierung des Werkstücks und eine hohe Wiederholgenauigkeit voraus.

Ändert sich die Lage eines Werkstücks, müssen Bediener das Bauteil häufig neu ausrichten, den Schweißpfad anpassen oder den Roboter sogar erneut einlernen. Solche Anpassungen sind grundsätzlich möglich, verursachen jedoch einen erheblichen Zeitaufwand – insbesondere bei wechselnden Bauteilen, kleinen Losgrößen oder Fertigungstoleranzen.

In vielen Schweißprojekten besteht die eigentliche Herausforderung deshalb nicht in der ersten Programmierung des Roboters, sondern darin, eine hohe Produktivität aufrechtzuerhalten, wenn sich Werkstückpositionen zwischen einzelnen Chargen oder Produktionszyklen verändern.

Moderne Schweißautomatisierung muss daher in der Lage sein, die tatsächliche Position eines Werkstücks zuverlässig zu erkennen und Positionsabweichungen mit möglichst geringem Bedienaufwand auszugleichen.

So gleicht die DOBOT-Schweißlösung Positionsabweichungen aus

Die robotergestützte Schweißlösung von DOBOT kombiniert zwei sich ergänzende Technologien: 6D Touch Positioning und TAST (Through Arc Seam Tracking).

Gemeinsam ermöglichen sie es dem Roboter, Werkstücke präzise zu lokalisieren, Positionsabweichungen auszugleichen und während des gesamten Schweißprozesses eine gleichbleibend hohe Schweißqualität sicherzustellen.

6D Touch Positioning

Der erste Schritt besteht darin, die tatsächliche Position des Werkstücks exakt zu bestimmen.

Im Gegensatz zu kamerabasierten Systemen nutzt 6D Touch Positioning eine taktile Werkstückerkennung (Touch Sensing). Noch bevor der Schweißprozess beginnt, erkennt das System die reale Position und Orientierung des Werkstücks.

Dabei werden sechs Freiheitsgrade berücksichtigt – drei translatorische sowie drei rotatorische Bewegungsachsen. Auf dieser Grundlage erstellt der Roboter ein neues Koordinatensystem, das sich an der tatsächlichen Position des Werkstücks orientiert und nicht ausschließlich an der ursprünglich programmierten Lage.

Dadurch kann das System auch dann zuverlässig arbeiten, wenn das Werkstück verschoben, gedreht oder neu positioniert wurde.

In der später gezeigten Demonstration wurde das Werkstück bewusst um etwa 20 mm gegenüber seiner ursprünglichen Position versetzt. Das System erkennt die neue Lage automatisch, passt den Schweißpfad entsprechend an und setzt den Prozess ohne erneute Programmierung fort. Dadurch reduziert sich der Aufwand für das erneute Programmieren des Schweißroboters nach jeder Werkstückanpassung erheblich.

TAST – Through Arc Seam Tracking

Die Werkstückposition zu bestimmen ist jedoch nur ein Teil der Lösung.

Auch während des Schweißprozesses selbst können Fertigungstoleranzen, Bauteilverzug oder Abweichungen in der Nahtvorbereitung dazu führen, dass die tatsächliche Schweißnaht nicht mehr exakt dem programmierten Pfad entspricht.

Hier kommt TAST (Through Arc Seam Tracking) zum Einsatz.

Anstatt Kameras oder Lasersensoren zu verwenden, nutzt TAST die Eigenschaften des Lichtbogens, um die Position der Schweißnaht kontinuierlich während des Schweißens zu überwachen.

Dadurch kann der Roboter:

• der tatsächlichen Schweißnaht folgen,
• Bauteiltoleranzen automatisch ausgleichen,
• den Schweißpfad in Echtzeit korrigieren und
• eine gleichbleibend hohe Schweißqualität trotz Positionsabweichungen gewährleisten.

Das Ergebnis ist ein robuster und praxisgerechter Schweißprozess, der den Anforderungen moderner Produktionsumgebungen deutlich besser gerecht wird.

Praxisbeispiel: Gemeinsame Demonstration von DOBOT und Kemppi

Um diese Funktionen in der Praxis zu demonstrieren, begrüßte Thomas von DOBOT Fernando Gonzalez Torres von Kemppi im DOBOT Application Center.

Zum Einsatz kamen:

• DOBOT Welding Solution
• Kemppi Master M 358 Stromquelle
• Kemppi GXe-C Cobot-Schweißbrenner

Das Video zeigt, wie 6D Touch Positioning und TAST in einer realen Schweißanwendung zusammenarbeiten.

Zunächst wird das Werkstück bewusst aus seiner ursprünglich programmierten Position verschoben. Anschließend erkennt das System mithilfe des Touch Sensings automatisch die neue Lage und berechnet den Schweißpfad neu. Während des anschließenden Schweißvorgangs verfolgt TAST kontinuierlich die Schweißnaht und gleicht Positionsabweichungen in Echtzeit aus.

Die Demonstration zeigt praxisnah, wie kollaborative Schweißroboter mehr Flexibilität ermöglichen, ohne den Programmieraufwand oder die Rüstzeiten zu erhöhen.

Mehr Flexibilität für die Schweißautomatisierung

Durch die Kombination von 6D Touch Positioning und Through Arc Seam Tracking (TAST) unterstützt die DOBOT Welding Solution Unternehmen dabei, Werkstücktoleranzen automatisch auszugleichen, manuelle Eingriffe zu reduzieren und eine konstant hohe Schweißqualität sicherzustellen.

Mit steigenden Anforderungen an Flexibilität und kürzeren Rüstzeiten gewinnen intelligente Ausgleichstechnologien im robotergestützten Schweißen zunehmend an Bedeutung.

Entdecken Sie die DOBOT-Schweißroboter und erfahren Sie, wie kollaborative Schweißrobotik zu mehr Flexibilität und Effizienz in unterschiedlichsten Fertigungsanwendungen beitragen kann.