So automatisieren Sie das Schweißen auch in kleinen Betrieben

Sie leiten einen Handwerksbetrieb oder ein kleineres Unternehmen aus dem Bereich Metallbau? Vor kurzem haben Sie eine Anfrage für einen größeren Auftrag erhalten? Der Preis stimmt und Sie möchten den Auftrag übernehmen. Schließlich bringt das ordentlich Umsatz. Doch da gibt es ein Problem: einer ihrer Schweiß-Fachkräfte hat gerade gekündigt und die Mannschaft ist sowieso schon knapp besetzt.

Also die Anfrage besser ablehnen? Das muss nicht sein! Eine Lösung könnten neuartige Schweißroboter sein, die in Kollaboration mit Menschen arbeiten können. Diese sogenannten Cobots ermöglichen zu einem vergleichsweise niedrigen Preis den Einstieg in das automatisierte Schweißen per Roboter.

Hersteller Cloos sagt beispielsweise, dass Anwender mit einem kollaborativen Schweißroboter auch kleine Losgrößen wirtschaftlich und in gleichbleibend hoher Qualität schweißen. Das bestätigt auch Mitbewerber Fronius und berichtet, dass mit einem Schweiß-Cobot auch kleinen und mittelständischen Unternehmen der einfache Einstig in die automatisierte Produktion gelingt.

Lesen Sie nun

• eine kurze Einführung, was der Begriff kollaborierender Roboter bedeutet,
• welche Regeln grundsätzlich für den Einsatz von kollaborativen Robotern gelten,
• welche Regeln speziell für kollaborierende Schweißroboter zu beachten sind,
• welche Maschinen zum automatisierten Cobot-Schweißen auf dem Markt erhältlich sind.

Was sind kollaborierende Roboter?

Arbeiten Mensch und Roboter an einem Arbeitsplatz ohne trennende Schutzeinrichtung wie einen Schutzzaun zusammen, so spricht man von Mensch-Roboter-Kollaboration. Dabei reicht es aus, dass Mensch und Maschine sich den gemeinsamen Arbeitsraum teilen. Sie können, müssen aber nicht zwingend zusammenarbeiten.

In einem solchen Umfeld kommen in der Regel - auch aus Gründen der Sicherheit - keine herkömmlichen Industrieroboter, sondern kleinere Leichtbauroboter zum Einsatz. Diese Roboterart nennt man auch kollaborierender Roboter, kollaborativer Roboter oder Cobot (Abkürzung für das englische 'collaborative robot').

Welche Regeln gelten für kollaborative Roboter?

Im kollaborierenden Betrieb gelten für Roboter grundsätzlich die gleichen Regeln wie für Roboter, die hinter einer Schutzeinrichtung ihren Dienst verrichten. Diese Regeln basieren auf der sogenannten Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der zugehörigen Norm EN ISO 10218 Teil 1 und 2.

Zusätzlich unterliegen kollaborierende Roboter jedoch einer weiteren Norm, der sogenannten ISO TS 15066. Sie regelt beispielsweise, mit welcher Geschwindigkeit sie sich in unmittelbarer Nähe von Menschen bewegen dürfen.

Wie Sie die Sicherheit ihrer Mitarbeiter im Umgang mit kollaborierenden Robotern garantieren können und warum dabei auch das Roboter-Werkzeug betrachtet werden muss, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Welche Regeln gelten für kollaborative Schweißroboter?

Cobots kommen heute auch in der Schweißtechnik zum Einsatz. Sie unterliegen ebenso wie alle anderen Roboter oder Schweißroboter der EG-Maschinenrichtlinie. Wie Dr. Matthias Umbreit von der Berufsgenossenschaft Holz und Metall erklärt, ist es nach aktuellem Stand der Technik notwendig, Schweiß-Cobots mit einer Schutzumhausung auszustatten. Nur dann könne für die Einhaltung der Anforderungen und somit für die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter garantiert werden.

Gefährdungen können bei der Arbeit von Menschen mit kollaborativen Schweißrobotern laut Umbreit beispielsweise durch Strahlung, hohe Temperaturen, Schweißrauche oder Eingreifen in gefährliche Bewegungen entstehen. "Gelegentlich angeführte Vergleiche mit Handschweißern können nicht angewendet werden, da Handschweißarbeitsplätze nicht unter die Maschinenrichtlinie fallen", verdeutlicht Umbreit die Rechtslage. 

Die für kollaborierende Robotersysteme nach Risikobeurteilung notwendigen Schutzeinrichtungen müssen Bestandteil der Maschine sein, berichtet Umbreit weiter und verweist dabei auf EN ISO 10218-1, EN ISO 10218-2 und ISO/TS 15066.

Maschinen, bei denen notwendige Schutzeinrichtungen fehlen, können aus Sicht der Berufsgenossenschaft Holz und Metall nicht als sogenannte unvollständige Maschinen eingestuft werden und können in der EU nicht in Verkehr gebracht werden. Hierzu verweist Umbreit auch auf den Leitfaden für die Anwendung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, Auflage 2.1 – Juli 2017 § 46 Absatz 7.

Will man sich als Handwerker oder Unternehmer nicht mit diesen Normen auseinandersetzen und trotzdem einen kollaborierenden Roboter zum Schweißen nutzen, ist das aber kein Problem. Denn dafür gibt es die sogenannten Systemintegratoren. Welche Aufgaben ein Systemintegrator neben der Risikoanalyse und der Erstellung des passenden Sicherheitskonzeptes noch übernimmt, lesen Sie in diesem Beitrag.

Vier Cobots zum Schweißen im Überblick

Im Folgenden zeigen wir vier auf dem Markt erhältliche Lösungen zum Schweißen per kollaborativem Roboter. Die Produkte sind alphabetisch nach dem Herstellernamen geordnet. Drei weitere kollaborative Schweißroboter finden Sie in Teil 1 der Marktübersicht, einfach hier klicken.

1. Cloos - Cobot Welding System

Das sogenannte Cobot Welding System von Cloos kostet je nach Ausstattung rund 60.000 Euro. Da das Lohnniveau von gut ausgebildeten Schweißern kontinuierlich steigt und die Maschine dreischichtig eingesetzt werden kann, amortisiert sich das Ganze sehr schnell gegenüber dem Handschweißen, berichtet der Hersteller.

Genutzt wird ein kollaborativer Roboter von Doosan. Durch Drehmomentsensoren in allen Achsen lässt er sich exakter als Wettbewerbsprodukte programmieren und verfahren, erklärt Cloos. Das System lässt sich intuitiv bedienen, die Schweißsteuerung ist in die Robotersteuerung integriert, sodass keine zusätzliche Steuerung notwendig ist.

Für kleinere und mittlere Betriebe eignet sich das System laut Hersteller aufgrund des guten Preis-Leistungsverhältnisses, insbesondere bei einfachen Schweißaufgaben. Anwender müssen zudem lediglich über Grundkenntnisse im Schweißbereich verfügen.

2. Fronius - Smart Cell

Fronius bietet die Smart Cell in den drei Varianten S – Basic, M – Medium und L – High End. Jedes Paket enthält eine andere Stromquelle. Das Basis-Paket kostet 65.000 Euro. Laut Hersteller amortisieren sich Anlagen mit Cobots grundsätzlich innerhalb von 12 bis 18 Monaten, spezielle Berechnungen für die Smart Cell gibt noch nicht.

Die Maschine vereint das Know-how der Cobot-Spezialisten von fsk und das Schweißtechnik-Wissen von Fronius. Die komplette Zelle ist CE-zertifiziert und intuitiv bedienbar. Lineares und zirkulares Pendeln sowie Pendelmuster lassen sich einstellen, ein Bewegungsassistent unterstützt den Anwender beim Schweißen. Eine Besonderheit ist ein patentierter Handgriff am Roboterarm, der die Bedienung des Roboters erleichtern soll.

Die zugehörige Software ermöglicht es Anwendern auch ohne Vorkenntnisse Programme zu erstellen und Schweißnähte schnell und einfach zu ziehen. Wie Fronius berichtet, funktioniert Roboterschweißen so ganz ohne Programmieren.

3. Heidenbluth - Little Arc und Big Arc

Die komplette Roboterschweißzelle von Heidenbluth kostet rund 49.000 Euro. Je nach Abschreibungssituation des Betreibers sind das monatlich 600 Euro, berichtet Geschäftsführer Armin Heidenbluth. Und das sei erheblich weniger als ein Schweißer im Monat verdient. Die Amortisation liegt in den meisten Fällen unter einem Jahr.

Die beiden Zellen Little Arc und Big Arc werden als Anlage mit einer Gesamt CE Erklärung ausgeliefert. Dabei wird neben dem Roboter auch die Sicherheit des Schweißprozesses betrachtet und durch entsprechende Sicherheitstechnik wie Zugangs - und Blendschutz garantiert. Heidenbluth bietet auch Vor-Ort-Schulung und unterstützt Kunden bei der Bauteilprogrammierung.

Der Roboter eignet sich laut Heidenbluth für Handwerksbetriebe, die immer wieder kehrende Bauteile fertigen möchten, aber auch mal einen Serienauftrag annehmen wollen. Er benötigt wenig Platz und lässt sich einfach bedienen. Außerdem kann man mit wenigen Handgriffen zwischen MIG/MAG-Schweißen und dem WIG-Prozess wechseln.

4. OH-Au2mate

OH-Au2mate ist auf kundenspezifische Lösungen im Bereich Cobot-Schweißen spezialisiert. "Wir bieten Konzepte ab 49.000 Euro an", berichtet Geschäftsführer René Oelsch. Wie schnell sich eine Anlage amortisiere, sei stark von der Aufgabenstellung abhängig. "Unser schnellster ROI waren sechs Wochen mit einer WIG-Kaltdraht-Anlage", erinnert sich der Schweißfachingenieur.

Besonders an der Lösung von OH-Au2mate sei das modulare System. So wird für die Roboter neben MAG und WIG auch Plasma schneiden als Prozess angeboten. "Teilweise können dank Werkzeugwechsel alle Verfahren an einem Roboter betrieben werden", erläutert Oelsch. Auch externe Achsen für Bauteile, Softwaretools wie Pendeln oder Sensorik bietet die Firma an.

Cobots haben laut Oelsch einen festen Platz in kleinen Unternehmen und Mittelstand. Knackpunkt dieser Roboter sei die einfache Handhabung und Programmierung. Die Zeit und Kosten für Schulungen seien minimal und finden fast immer beim Kunden an dessen Bauteilen statt.