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 primäre Möglichkeiten, den ROI der Automatisierung zu maximieren. Die erste ist die Minimierung von Systemausfallzeiten und die zweite die Optimierung der betrieblichen Effizienz.
Im Folgenden finden Sie die 11 "Best Practices" zur Erreichung dieser Ziele, die von unseren eigenen Robotik- und Automatisierungsexperten bei IPG empfohlen werden.
#1. Regelmäßige vorbeugende und vorausschauende Wartung durchführen
Der sicherste Weg zur Vermeidung von Produktionsunterbrechungen ist die vorbeugende und vorausschauende Wartung, um Probleme zu erkennen und zu lösen, bevor sie auftreten. In vielen Fällen tragen vorbeugende und vorausschauende Wartung auch dazu bei, ein Höchstmaß an Produktqualität zu erhalten.
Zu den wichtigsten Punkten, die auf Ihrer Checkliste für die vorbeugende Wartung stehen sollten, gehören:
- Regelmäßige Überprüfungen von Brennern, Optiken, Kabeln, Verbrauchsmaterialien und Kühlmittelsystemen.
- Einsatz von Vorhersageinstrumenten (IoT-Sensoren, thermische Überwachung, Vibrationsanalyse und Laserleistungsrückkopplung), um sich anbahnende Ausfälle zu erkennen.
- Verfolgung der Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien (Kontaktspitzen, Düsen, Optiken), um sicherzustellen, dass sie ausgetauscht werden, bevor es zu einem Ausfall oder einer erheblichen Leistungsverschlechterung kommt.
#2. Aktive Verwaltung der Bestände an Verbrauchsmaterialien und Ersatzteilen
Es scheint einfach zu sein, aber die Vernachlässigung eines angemessenen Ersatzteilbestands ist ein erstaunlich häufiger Fehler. Ersatzteile sind notwendig, um Geräte betriebsbereit zu halten und notwendige Reparaturen durchzuführen. Wenn man das richtige Ersatzteil vorrätig hat, kann man die Ausfallzeiten bei Wartung oder Reparatur drastisch reduzieren.
Um die Zugänglichkeit von Ersatzteilen zu optimieren:
- Halten Sie standardisiertes Verbrauchsmaterial (Kontaktspitzen, Düsen, Linsen, Schutzfenster, Drahteinlagen) bereit, am besten in der Nähe des Geräts.
- Minimieren Sie die Unterschiede bei den Verbrauchsmaterialien zwischen den Zellen, um Verwechslungen und die Gefahr der Verwendung des falschen Teils zu verringern.
- Erwägen Sie eine anbietergesteuerte Lagerhaltung (VMI), um sicherzustellen, dass wichtige Teile immer verfügbar sind.
#3. Programmierung und Simulation offline durchführen
Das Einrichten eines neuen Auftrags und die Programmierung von Roboterschweißbahnen kann Zeit in Anspruch nehmen. Wenn diese Aufgabe auf einem Produktionssystem ausgeführt wird, kann sie unnötige Ausfallzeiten verursachen und die Produktion unterbrechen. Offline-Programmierung (OLP) und Simulationswerkzeuge ermöglichen es Ihnen, diese Arbeit in eine virtuelle Umgebung zu verlagern. Das spart Zeit und verringert die Fehlerwahrscheinlichkeit.
Um den größten Nutzen aus der Offline-Programmierung zu ziehen:
- Validieren Sie Wege, Zykluszeiten und Reichweiten vor der Bereitstellung.
- Nutzen Sie die Simulation, um potenzielle Kollisionen, Probleme mit dem Brennerwinkel oder Störungen durch die Vorrichtung zu erkennen, bevor sie auftreten.
- Erstellen Sie Programme offline, um manuelle Teach-ins zu vermeiden.
#4. Gründliche Schulung des Bedienungs- und Wartungspersonals
Gut geschulte Bediener erzielen stets die höchste Effizienz und die besten Ergebnisse mit einem Roboterschweißsystem. Kompetentes Wartungspersonal verhindert, dass sich kleine Probleme zu größeren Ausfallzeiten auswachsen und reagiert schneller, wenn Probleme auftreten.
Stärkung der Fähigkeiten und der Reaktionsfähigkeit Ihres Teams:
- Schulung der Bediener zur schnellen Erkennung und Behebung der häufigsten Probleme, wie z. B. Draht Vogelnester, optische Verunreinigungen oder System-Reset-Verfahren.
- Crosstraining von Wartungs- und Produktionspersonal, um eine einheitliche Unterstützung und Abdeckung über alle Schichten hinweg zu gewährleisten.
- Stellen Sie an jeder Zelle klare, sichtbare SOPs auf. Dies sollte dazu beitragen, die Zeit für die Fehlersuche zu minimieren und die besten Praktiken für eine gleichbleibende Qualität zu standardisieren.
#5. Echtzeit-Überwachung und -Warnungen implementieren
Die Überwachung des Systemstatus und der Schweißnahtleistung in Echtzeit ist eine wertvolle Ergänzung zur vorausschauenden Wartung. Sie ermöglicht es Ihrem Team, Anomalien frühzeitig zu erkennen und verhindert, dass sich kleine Probleme zu längeren Ausfallzeiten ausweiten.
So gibt es beispielsweise eine Reihe von Werkzeugen und Technologien zur Überwachung von Laserschweißnähten, die erhebliche Verbesserungen gegenüber QS-Methoden wie zerstörenden Prüfungen bieten. Verfahren wie die direkte Schweißnahtmessung in Echtzeit liefern hochpräzise geometrische Daten, mit denen sich fehlerhafte Schweißnähte vorhersagen lassen, bevor sie entstehen.
Um das Beste aus der Echtzeitüberwachung herauszuholen:
- Implementierung von Dashboards für Roboterstatus, Schweißparameter und Fehlerverfolgung.
- Senden Sie automatische Warnmeldungen (Text/E-Mail), wenn Schwellenwerte überschritten werden oder Fehler auftreten.
- Protokollieren Sie Ausfallereignisse, um Trends zu analysieren, Ursachen zu ermitteln und Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Diese Daten können auch zur kontinuierlichen Verbesserung beitragen.
#6. Ordnungsgemäße Drahtführung beibehalten
Probleme mit der Drahtzuführung gehören zu den häufigsten Ursachen für Ausfallzeiten beim Roboterschweißen. Selbst kleine Unstimmigkeiten können die Schweißqualität beeinträchtigen und unnötige Stillstände oder kostspielige Nacharbeiten verursachen.
Sicherstellung und Aufrechterhaltung eines ordnungsgemäßen Drahtvorschubs:
- Stellen Sie sicher, dass die Liner 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 eine Verformung zu verhindern.
- Priorisieren Sie eine stabile Drahtzuführung - Sie führt direkt zu einer stabilen Produktion.
#7. Präzise Fugenpassung und Spaltkontrolle beibehalten
Selbst das beste Roboterschweißsystem kann nicht immer schlecht ausgerichtete oder uneinheitlich präsentierte Teile kompensieren. Schlechte Spannvorrichtungen oder Abweichungen bei der Teileplatzierung führen zu Schweißfehlern, Nacharbeit und ungeplanten Ausfallzeiten. Es lohnt sich, in robuste, wiederholbare Spannvorrichtungen zu investieren, um die Produktion stabil und die Schweißqualität hoch zu halten.
- Verwenden Sie Präzisionsspannvorrichtungen mit "Poka-Yoke"-Funktionen. Dazu gehören integrierte Führungen, die eine korrekte Ausrichtung der Teile garantieren, Stift- und Schlitzsucher für eine konsistente Platzierung und automatische Klemmen, die eine gleichmäßige Klemmkraft aufbringen.
- Konstruieren Sie die Vorrichtungen so, dass sie unempfindlich gegenüber Schwankungen in der Belastung durch den Bediener oder in den Toleranzen der Teile sind.
- Sorgen Sie für einen präzisen Fugenschluss und eine Spaltkontrolle, um Schweißspalten und -ausfällen vorzubeugen und Unterbrechungen zu vermeiden.
#8. Konstruktion für Schnellwechselservice
Durch den Einsatz von Schnellwechselkomponenten werden Routinewartungen schneller und einfacher. Sie minimieren auch die mittlere Reparaturzeit (MTTR), wenn unerwartete Probleme auftreten. Wartungsfreundlichkeit ist gleichbedeutend mit Betriebszeit.
Zur Maximierung der Wartungsfreundlichkeit:
- Rüsten Sie die Systeme mit schnell austauschbaren Brennerhalterungen, kassettenartigen Optiken und modularen Verbrauchsmaterialien aus.
- Rationalisierung der Routinewartung, damit die Techniker die Aufgaben schnell und konsequent erledigen können.
- Reduzieren Sie die MTTR durch Design, indem Sie sicherstellen, dass Reparaturen nur ein Minimum an Werkzeugen, Zeit und Unterbrechungen erfordern.
#9. Versorgung des Roboters mit hochwertigen Teilen
Ein Roboterschweißsystem kann minderwertige Teile nicht vollständig kompensieren. Schlecht gefertigte oder inkonsistente Teile führen unweigerlich zu Schweißfehlern, Nacharbeit und unnötigen Ausfallzeiten. Technologien wie Bildverarbeitungssysteme, Nahtverfolgung und robuste Spannvorrichtungen können zwar helfen, verursachen aber zusätzliche Kosten und Komplexität.
Dies gilt insbesondere für das Laserschweißen. Das Laserschweißen ist zwar ein präzises Verfahren, das qualitativ hochwertige Verbindungen herstellt, aber es ist manchmal weniger tolerant gegenüber großen Toleranzen und Schwankungen der Teilequalität als andere Fügeverfahren. Das Laserschweißen bietet die meisten Vorteile, wenn Teile, Baugruppen und vorgelagerte Prozesse darauf ausgerichtet sind.
Konsistente Herstellung von Teilen, die ein hochwertiges Roboterschweißen unterstützen:
- Entwerfen und fertigen Sie Teile mit engen Toleranzen, konsistenten Werkstoffen und ordnungsgemäßer Verbindungsvorbereitung.
- Überprüfen Sie die Teilekonsistenz, bevor die Einheiten die Zelle erreichen. Dadurch wird der Bedarf an Nacharbeit und Prozessanpassungen reduziert.
- Minimieren Sie die Abhängigkeit von Kompensationstechnologien, indem Sie sie eher als Schutzmaßnahme denn als Ersatz für schlechte Teilequalität einsetzen.
#10. Genaues Einrichten und Konfigurieren des Roboters
Eine genaue Einrichtung ist entscheidend für die Produktivität und Zuverlässigkeit eines Roboterschweißsystems. Fehler beim TCP (Tool Center Point), beim Mastering oder bei der Brenner/Optik-Integrität können zu Fehlausrichtungen, schlechter Schweißqualität oder ungeplanten Ausfallzeiten führen. Regelmäßige Überprüfungen und Kalibrierungen sorgen für die Wiederholbarkeit des Roboters und verhindern Probleme, bevor sie die Produktion stören.
Zur Optimierung der Robotereinrichtung und -konfiguration:
- Überprüfen Sie während der Einrichtung und nach der Wartung die Integrität von TCP, Mastering und Brenner/Optik.
- Verwenden Sie Ausrichtungs- und Positionsprüfungen, um die Wiederholbarkeit zu bestätigen. Dazu gehören Werkzeuge zur Verifizierung des Roboterhandgelenks, die Ausrichtung von Werkzeugen am Ende des Arms (Laser oder Brenner) und Laserausrichtungskupons.
- Halten Sie die Kalibrierung konsistent, um die Variabilität zu verringern und Ausfallzeiten aufgrund von Einrichtungsfehlern zu vermeiden.
#11. Aktive Kontrolle der Produktionsumgebung
Die Betriebsumgebung hat einen direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Schweißrobotern. Staub, Dämpfe und Temperaturschwankungen können die Leistung der Geräte beeinträchtigen und die Lebensdauer der Komponenten verkürzen - insbesondere im Fall von Laserschweißoptiken. Proaktive Umweltkontrollen schützen empfindliche Systeme, verringern die Verschmutzung und sorgen für einen reibungslosen Produktionsablauf.
Minimierung der Umweltauswirkungen:
- Verwenden Sie eine wirksame Rauchabsaugung und ein Luftstrommanagement, um die Kontamination zu minimieren.
- Schützen Sie die Linsen und andere optische Elemente mit geeigneten Abdeckungen und reinigen Sie sie regelmäßig.
- Stabilisieren Sie die Umgebung mit aktiver Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle, um die Prozesskonsistenz zu maximieren und hitzebedingte Unterbrechungen zu vermeiden.
Betrachten Sie das Roboterschweißen als einen fortlaufenden Optimierungsprozess, nicht nur als eine einmalige Investition. Mit den hier beschriebenen Schritten können Sie Ausfallzeiten minimieren, die Effizienz maximieren und gleichbleibend hochwertige Teile produzieren. Auf diese Weise können Sie die volle Rentabilität Ihrer Automatisierungsinvestition ausschöpfen und sie bis weit in die Zukunft hinein schützen.
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