Der schnellste Weg zur Programmierung von Schweißrobotern
In der Welt der Industrierobotik ist die Programmierung von Schweißrobotern traditionell ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess. Die Programmiermethoden haben sich im Laufe der Jahre erheblich weiterentwickelt und bieten jeweils unterschiedliche Vorteile und Herausforderungen.
In diesem Blog-Beitrag werden wir die traditionellen Methoden zur Programmierung von Schweißrobotern untersuchen, einschließlich der Online-Programmierung mit Teach-Pendants und Cobots sowie der Offline-Programmierung (OLP).
Wir werden erklären, wie sich der automatisierte Programmieransatz von ArcNC von diesen traditionellen Techniken abhebt und eine effizientere, benutzerfreundlichere und kostengünstigere Lösung speziell für Schweißanwendungen bietet.
Online-Programmierung
Bei der Online-Programmierung wird der Roboter direkt in der Produktion programmiert, so dass ein praktischer Ansatz mit sofortigem Feedback entsteht. Diese Kategorie der Programmierung umfasst die Verwendung von Teach-Pendants und Cobots, die jeweils ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen bieten.
Programmierung mit Teach-Pendants
Teach-Pendants sind Handgeräte, mit denen Bediener Roboter manuell durch die vorgesehenen Pfade und Abläufe führen. Diese Methode ist bei industriellen Schweißrobotern weit verbreitet, da sie es dem Bediener ermöglicht, die Bewegungen des Roboters in Echtzeit zu sehen und so ein klares Verständnis für den Schweißprozess zu erhalten. Der praktische Charakter der Programmierung mit Teach-Pendants macht sie zugänglich, da sie keine zusätzliche Software oder spezielle Kenntnisse erfordert, die über die grundlegenden manuellen Steuerungen hinausgehen.
Allerdings kann diese Methode unglaublich zeitaufwändig sein, insbesondere bei der Programmierung komplexer Bewegungen wie Suchbewegungen oder koordinierter Bewegungen. Da der Roboter mit der Programmierung beschäftigt ist, schweißt er in dieser Zeit nicht, was zu erheblichen Ausfallzeiten und geringerer Produktivität führt.
Die Teach-Pendant-Programmierung eignet sich am besten für den Einstieg in grundlegende Schweißaufgaben, die Handhabung einfacher Teile mit wenigen Schweißnähten oder die Feinabstimmung bestehender Programme durch Anpassung von Parametern oder Ausbesserung von Schweißnähten. Es handelt sich um eine effektive Einstiegsmethode, die jedoch mit zunehmender Komplexität der Schweißaufgaben immer unpraktischer wird.
Kollaborative Roboter
Cobots oder kollaborative Roboter wurden erstmals 2008 von Universal Robots vorgestellt, und seither haben die meisten großen Roboterhersteller ihre eigenen Versionen entwickelt. Cobots bieten ein intuitiveres Programmierungserlebnis, da die Bediener den Roboter für grundlegende Aufgaben physisch in die gewünschte Position bringen können. Dank dieser intuitiven "Greif- und Bewegungsfunktion" sind Cobots einfach einzusetzen und benutzerfreundlich, insbesondere in kleineren Arbeitsbereichen, wo sie auf Tischen montiert werden können und keine Schutzzäune benötigen.
Trotz dieser Vorteile haben Cobots ähnliche Nachteile wie Teach-Pendants: Sie sind zeitaufwändig und verursachen während der Programmierung Ausfallzeiten des Roboters. Darüber hinaus verfügen Cobots häufig nicht über fortschrittliche Schweißfunktionen, wie integrierte Manipulatoren und Schienen, Berührungserkennung und Nahtverfolgung, was ihren Nutzen bei komplexeren Schweißanwendungen einschränkt.
Cobots eignen sich am besten für Umgebungen mit begrenztem Platzangebot und für die Handhabung kleiner, einfacher Teile, bei denen das Fehlen fortschrittlicher Schweißfunktionen keine wesentliche Einschränkung darstellt.
Offline-Programmierung
Die Offline-Programmierung (OLP) bietet eine Alternative zu den Online-Methoden, indem sie es den Anwendern ermöglicht, Roboterprogramme auf einem Computer zu erstellen, der sich nicht in der Produktionsumgebung befindet. Dieser Ansatz umfasst eine breite Palette von Lösungen, von einfachen Robotersimulatoren bis hin zu fortgeschrittener Software mit schweißspezifischen Funktionen, die sowohl von Roboterherstellern (z. B. Panasonic DTPS, Yaskawa MotoSim, ABB RobotStudio, Cloos Roboplan oder KUKA.Sim) als auch von Drittanbietern (wie Visual Components, FastSuite, Almacam, Octopuz oder RoboDK) entwickelt wurden.
Der Hauptvorteil von OLP besteht darin, dass es keine Ausfallzeiten des Roboters gibt; die Programme werden offline erstellt, so dass die Roboter ohne Unterbrechung weiterschweißen können. Außerdem ist OLP vielseitig und kann für verschiedene Anwendungen außerhalb des Schweißens eingesetzt werden. Diese Vorteile haben jedoch auch ihren Preis. OLP-Systeme sind oft komplex in der Anwendung und weisen eine steile Lernkurve auf, die nur von geschulten Ingenieuren bedient werden kann. Die Entwicklung detaillierter Programme kann immer noch beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen, was einen Teil der Effizienzgewinne durch die Vermeidung von Roboterstillstandszeiten wieder zunichte macht.
OLP wird traditionell eingesetzt, wenn Aufgaben zeitkritisch und hochgradig optimiert sind oder eine virtuelle Inbetriebnahme und die Integration mit anderer Hardware, wie z. B. Förderbändern oder Zuführungsmechanismen, erfordern. Bei den meisten Schweißanwendungen, insbesondere bei weniger komplexen oder abwechslungsreichen Aufgaben, wird OLP jedoch zunehmend durch rationellere Lösungen wie die automatisierte Programmierung von ArcNC ersetzt.
Automatisierte Programmierung mit ArcNC
ArcNC führt ein neues Paradigma in der Roboterprogrammierung ein, das speziell für Schweißanwendungen zugeschnitten ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen OLP-Lösungen automatisiert ArcNC den größten Teil der Programmierarbeit und macht sie dadurch wesentlich benutzerfreundlicher und effizienter.
Entwickelt für Schweißer
ArcNC wurde speziell für Schweißer entwickelt und erfordert nur zwei Stunden Einarbeitungszeit, während herkömmliche OLP-Systeme mehrere Tage benötigen. Diese Benutzerfreundlichkeit ist ein bedeutender Unterschied zu herkömmlichen Methoden, bei denen die Bediener über Kenntnisse in den Bereichen Schweißen, Robotik und Programmierung verfügen müssen. Mit ArcNC sind lediglich Schweißkenntnisse erforderlich, was den Prozess erheblich vereinfacht und die Einstiegshürde senkt.
| ArcNC | Traditionelles OLP | |
| Unterstützte Anwendungen | Schweißen | Beliebig / viele |
| Schulungsbedarf | 2 Stunden | Mehrere Tage |
| Erforderliche Fertigkeiten | Schweißen | Robotik + Programmierung + Schweißen |
Fortschrittliche Automatisierung
ArcNC nutzt die fortschrittliche Automatisierung, um den Programmierprozess zu rationalisieren. Roboterbewegungen werden automatisch generiert, so dass die in OLP erforderliche manuelle Spezifikation entfällt. Kollisionen werden automatisch vermieden, und Suchbewegungen werden ohne manuelle Eingaben erzeugt. Darüber hinaus werden Schweißnähte automatisch aus CAD-Modellen extrahiert, und die Programme sind sofort auf dem Roboter einsatzbereit, ohne dass manuelle Anpassungen erforderlich sind, wie sie bei herkömmlichen OLP-Systemen oft erforderlich sind.
| ArcNC | Traditionelles OLP | |
| Automatische Extraktion von Schweißnähten | ✔ | ✘ |
| Kollisionserkennung | ✔ | ✔ |
| Automatische Bewegungsplanung des Roboters, Vermeidung von Kollisionen, Singularitäten, Gelenkgrenzen und Kabelproblemen | ✔ | ✘ * |
| Automatische Erzeugung von Suchbewegungen | ✔ | ✘ |
| Betriebsbereite Ausgabe auf dem Roboter ohne manuelle Einstellungen | ✔ | ✘ |
(*) einige traditionelle OLP-Lösungen (z.B. Fastsuite & Visual Components) bieten auch Werkzeuge für eine automatisierte Bewegungsplanung
Rentabel für die Kleinserienfertigung
Dieser hohe Automatisierungsgrad macht ArcNC besonders rentabel für die Kleinserienfertigung. Mit einem Startpreis von nur 7.000 € ist ArcNC eine kostengünstige Alternative. Die Programmerstellung kann innerhalb von Stunden statt Tagen erfolgen und die Lösung eignet sich bereits für Losgrößen von 1-5. Dies macht ArcNC zu einer idealen Wahl für eine Vielzahl von Schweißanwendungen, von kleinen Betrieben bis hin zu umfangreichen Produktionsläufen.
| ArcNC | Traditionelles OLP | |
| Einstiegspreis | € 7,000 | € 15,000 - 35,000 |
| Relativer Zeitaufwand für die Programmerstellung | 1 | 8 |
| Minimale Losgröße | 1 - 5 | > 50 |
Eine kurze Anmerkung zu scannerbasierten Lösungen
Bei der Erörterung verschiedener Programmiermethoden sollten auch scannerbasierte Lösungen erwähnt werden, die von Unternehmen wie Abagy und Path Robotics angeboten werden. Diese Systeme verwenden Scanner, um Schweißbahnen automatisch zu erkennen und den Roboter entsprechend zu programmieren. Dieser Ansatz ist jedoch mit erheblichen Einschränkungen verbunden.
Der Bedarf an zusätzlicher Hardware erhöht die Kosten und die Komplexität, und wenn die Scanner am Roboter montiert sind, können sie die Bewegungsfreiheit einschränken und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Darüber hinaus haben Scanner mit Verdeckungen und Reflexionen zu kämpfen, was zu ungenauen Daten und damit zu fehlenden oder fehlerhaften Schweißnähten oder sogar Kollisionen führen kann. Scannerbasierte Lösungen sind in der Regel auch auf weniger komplexe Teile beschränkt und unterstützen oft nur 2,5D-Schweißaufgaben (Schweißnähte auf ebenen Flächen). Sie erfordern häufig eine Neuprogrammierung, wenn neue Teilefamilien eingeführt werden, was ihre Effizienz in dynamischen Produktionsumgebungen schmälern kann.
Fazit
Die Landschaft der Programmierung von Schweißrobotern ist vielfältig und reicht von traditionellen Online-Methoden wie Teach-Pendants und Cobots bis hin zu fortschrittlicheren Offline-Programmierlösungen (OLP). Jede Methode hat ihre Berechtigung, je nach den spezifischen Anforderungen und Einschränkungen der Anwendung. Allerdings sind sie oft mit erheblichen Kompromissen in Bezug auf Zeit, Komplexität und Kosten verbunden.
Die automatisierte Programmierlösung von ArcNC stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Programmierung von Schweißrobotern dar und bietet eine schnellere, einfachere und kostengünstigere Alternative. Da ArcNC sich speziell auf das Schweißen konzentriert, vereinfacht es den Programmierprozess, reduziert den Schulungsbedarf und minimiert den Bedarf an Fachwissen, das über das Schweißen hinausgeht. Mit seiner Fähigkeit, schnell fertige Programme zu generieren, automatisch Kollisionen zu vermeiden und die Roboterbewegungen zu optimieren, ist ArcNC sowohl für die Kleinserienfertigung als auch für Großbetriebe ein entscheidender Fortschritt.