Intuitive Programmierung mit Schweiß-Cobots

Schweißbahnen am Roboter zu programmieren, ist vor allem bei kleinen Stückzahlen oft unwirtschaftlich, da der Programmieraufwand den Nutzen der Automatisierung überwiegt. Um dies zu verbessern, hat das Zentrum für Kognitive Robotik am Fraunhofer IPA eine Lösung entwickelt, die diese Einstiegshürde senken kann. Dafür wird ein Schweiß-Cobot mit einem Laserliniensensor ausgestattet.

Schweißcobots intuitiv programmieren – Roboterschweißen ab Losgröße 1

Ziel des Projekts »Schweiß-Cobots« war es, mithilfe eines Laserliniensensors die Programmierung von Schweiß-Cobots weiter zu vereinfachen. Mit dessen Hilfe können Bauteilabweichungen und ungenaue Fixierungen der Bauteile ausgeglichen werden. Des Weiteren ermöglicht der Sensor eine neuartige sensorbasierte Programmiermethode, mit der Freiformen abgefahren und geschweißt werden können. Schweißende können diese Funktionalität vom Teach-Panel des Cobots aufrufen und sie somit nahtlos in Prozesse integrieren. Der Programmieraufwand sowie die Anforderungen an Programmierende verringern sich enorm. Zudem sind Schweiß-Cobots schneller rentabel nutzbar. Die Technologie vereint zwei Anwendungsfälle.

• Kollaborative Leichtbauroboter (kurz Cobots) haben aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Investitionskosten und einfacher Bedienung viele Vorteile im Vergleich zu klassischen Industrierobotern. Insbesondere für kleinere Schweißbetriebe und kleine Losgrößen lohnt sich eine Anschaffung.
• Dennoch ist das präzise Programmieren zeitaufwendig und benötigt Expertenwissen. Um dieses Problem zu lösen, verwendet das Fraunhofer IPA einen Laserliniensensor für das Teach-In Verfahren. Anhand der Laserlinie positioniert sich der Roboter am Schweißnahtbeginn und dreht sich automatisch in die gewünschte Orientierung. Treten Abweichungen im Zusammenbau, der Form oder der Position auf, optimiert sich der Roboter ebenfalls automatisch.

Projektablauf

Wirtschaftliches Roboterschweißen für Losgröße 1 ist ein Kernthema der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme des Fraunhofer IPA. Wissenschaftler*innen konnten umfassendes und langjähriges Erfahrungwissen in das Projekt einbringen. Dieses wurde in enger Kollaboration im Rahmen des Early-Adopter-Programms mit den Partnern Lorch Schweißtechnik GmbH und Haba Hähnle Schweißtechnik GmbH bearbeitet. Ziel des Technologietransfers war es, den Schweiß-Cobot gemeinsam hinsichtlich der Integration in bestehende Schweißzellen zu optimieren. Hierfür stellten die IPA-Expert*innen den Industriepartnern zunächst die ursprüngliche Lösung vor.

Gemeinsam erarbeiteten die Projektpartner eine Anforderungsliste, um ein industriefähiges Produkt zu entwickeln. Hierbei lag der Fokus auf einer einfachen Bedienung, sodass die Betriebe es auch ohne Fachwissen einsetzen können. Die Industriepartner stellten Testbauteile und -ausrüstung zur Verfügung, um so die entwickelte Technologie überprüfen zu können.  Dank des umfassenden Netzwerkes der Industriepartner profitierte das Fraunhofer IPA zudem von weiteren Kontakten, sodass weitere Anwendungstests möglich werden.

Projektnutzen

• Einfaches Programmieren von Schweiß-Cobots ohne aufwendige Feinjustierung
• Automatisches Anpassen an Abweichungen in Position, Zusammenbau und Form
• Intuitive Bedienung über Teach-Panel mittels »Roboterapp« (URCap)
• Wirtschaftliches Roboterschweißen ab Losgröße 1

Beteiligte Industriepartner

• Haba Hähnle GmbH
• Lorch Schweißtechnik GmbH

Im Schweißbereich sind Cobot-basierte Systeme immer mehr am Kommen und werden auch für kleine Unternehmen interessant. Mit der vom Fraunhofer IPA entwickelten, sensorbasierten Programmierung werden Cobots durch die Reduktion der Programmierzeit für mehr Unternehmen wirtschaftlich rentabel. Durch das Early Adopter Programm hatten wir die Möglichkeit, die neue Technologie durch Einbringen unseres Expertenwissens im Bereich der Schweißtechnik und -anwendungen frühzeitig mitzugestalten.

Hans-Peter Reinhard, Geschäftsführer, Haba Hähnle GmbH

Leistungsangebot des Fraunhofer IPA

• Schweißtests mit Cobots für Ihre Schweißbaugruppe in unserem Labor
• URCap zur Nutzung der einfachen Schweißroboterprogrammierung in Cobots
• Potenzialanalysen zum Schweißrobotereinsatz in Ihrer Fertigung – Einschätzung von Expert*innen auf technische und wirtschaftliche Machbarkeit