Projektübersicht
Kunde: Mittelständisches Auftragsunternehmen für Metallbearbeitung
Standort: Texas, Vereinigte Staaten
Markt: Nordamerika
Branche: Herstellung von Landmaschinen und Montage von Rahmenkonstruktionen
Vorheriger Schritt: Manuelles WIG-/MIG-Schweißen
Ausgewählte Lösung: HAISINN – Automatisierte Roboter-Laserschweißstation
Grundkonfiguration: 6-Achsen-Industrieroboter, Sensor zur Lasernähnahtverfolgung und maßgeschneiderte pneumatische Spannvorrichtungen
Projektziel: Automatisieren Sie sich wiederholende Rahmenschweißarbeiten, stabilisieren Sie die Produktionspläne und verbessern Sie die Gleichmäßigkeit der Verbindungen
Wichtigstes Ergebnis: Stabilere Taktzeiten, weniger manuelle Justierung, sauberere Schweißnähte, weniger Schleifarbeit nach dem Schweißen und geringere Nacharbeitsquoten
Kundenhintergrund
Der Kunde ist ein mittelständischer Metallverarbeitungsbetrieb mit Sitz in Texas, USA, der sich auf maßgeschneiderte Teile für Landmaschinen und geschweißte Rahmenkonstruktionen spezialisiert hat.
Die Fertigung umfasst wiederkehrende Rahmenbaugruppen, bei denen über mittlere und große Serien hinweg gleichbleibende Abmessungen, Schweißdurchdringung und Oberflächenqualität gewährleistet sein müssen. Diese Bauteile kommen in anspruchsvollen Fertigungsumgebungen zum Einsatz, in denen eine schwankende Schweißqualität zusätzlichen Schleif-, Korrektur-, Prüf- und Nacharbeitsaufwand verursachen kann.
Das Unternehmen hatte sich traditionell bei der Rahmenmontage und beim Schweißen auf erfahrene WIG- und MIG-Schweißer verlassen. Mit steigenden Produktionsmengen wurde es jedoch aufgrund der Abhängigkeit von qualifizierten Fachkräften immer schwieriger, vorhersehbare Zeitpläne einzuhalten und eine gleichbleibende Produktionsleistung über alle Chargen hinweg zu gewährleisten.
Die Herausforderung in der Produktion
Der Kunde sah sich mit zwei miteinander verbundenen betrieblichen Herausforderungen konfrontiert: einem begrenzten Angebot an erfahrenen Schweißern in seiner Region und steigenden Lohnkosten pro Stunde.
Das manuelle Schweißen eignete sich weiterhin für Prototypen, Kleinserien und Baugruppen, die häufige Anpassungen erforderten, verlor jedoch bei der Serienfertigung von Rahmenkonstruktionen an Effizienz.
Zu den wichtigsten Projektanforderungen gehörten:
- Verringerung der Abhängigkeit von erfahrenen WIG-/MIG-Schweißern
- Automatisierung sich wiederholender Rahmen-Schweißvorgänge
- Stabilisierung der Durchlaufzeiten über alle Produktionschargen hinweg
- Verbesserung der Schweißnahtkonsistenz von einer Baugruppe zur nächsten
- Ausgleich kleiner Abweichungen bei den Blechkanten und der Fugenposition
- Regelung der Wärmezufuhr zur Verringerung von Rahmenverformungen
- Reduzierung von manuellen Anpassungsarbeiten und Schleifarbeiten nach dem Schweißen
- Senkung der Nacharbeitsquoten bei der Massenproduktion
Der Kunde benötigte daher mehr als nur einen Standard-Roboterarm. Er benötigte eine integrierte Roboter-Laserschweißzelle, die in der Lage ist, die Position der Fuge zu erkennen, den Rahmen stets sicher zu fixieren und die Schweißparameter über wiederholte Produktionszyklen hinweg konstant zu halten.
HAISINN-Lösung
Nach einer Prüfung der Rahmenkonstruktionen, des Zustands der Verbindungsstellen, des Produktionsvolumens und der Qualitätsanforderungen des Kunden integrierte HAISINN eine automatisierte Roboter-Laserschweißstation in die Schweißlinie für die Kernrahmenkonstruktionen.
Das System vereinte drei wesentliche Elemente:
6-achsiger Industrieroboterarm
Der 6-Achsen-Roboter vorausgesetzt, die erforderliche Bewegungsfreiheit ist gegeben um mehrere Schweißbahnen entlang von Rahmenkonstruktionen zu führen.
Dank seiner programmierbaren Bewegung konnten wiederholte Schweißabläufe entsprechend der bestätigten Rahmengeometrie und dem Produktionsprozess ausgeführt werden.
Laser-Nahtverfolgungssensor
Zur Erfassung der tatsächlichen Nahtposition während des Schweißvorgangs wurde ein Laser-Nahtverfolgungssensor integriert.
Dadurch konnte das System geringfügige Abweichungen bei den Blechkanten und der Montageposition ausgleichen, anstatt sich ausschließlich auf einen festen theoretischen Verfahrweg zu verlassen. Die Nachführfunktion war besonders wichtig für die Auftragsfertigung, bei der es zwischen den Chargen zu geringfügigen Abweichungen bei den Teilen und Passungen kommen kann.
Maßgeschneiderte pneumatische Spannvorrichtungen
HAISINN entwickelte pneumatische Spannvorrichtungen, die auf die Rahmengeometrie des Kunden abgestimmt sind.
Die Vorrichtungen ermöglichten eine wiederholgenaue Positionierung, reduzierten den Bedarf an manueller Fixierung und trugen dazu bei, die Baugruppe während des Roboterschweißens stabil zu halten. Die gleichmäßige Klemmung bot zudem eine zuverlässigere Grundlage für die Nahtverfolgung und die kontrollierte Roboterbewegung.
Prozessentwicklung
1. Bewertung von Rahmen und Verbindungen
Das Projekt begann mit einer Begutachtung der Stahlrahmenbauteile des Kunden, darunter:
- Gelenkstellen
- Schweißreihenfolge
- Montagemasse
- Geometrie von Blech und Rahmen
- Erwartete Kantenabweichung
- Erforderliche Eindringtiefe
- Verzerrungsempfindliche Bereiche
- Produktionsmenge
Anhand dieser Informationen wurden die Roboterbahn, die Anordnung der Spannvorrichtungen, die Nachführstrategie und die Schweißreihenfolge festgelegt.
2. Leuchtenkonstruktion
Es wurden maßgeschneiderte pneumatische Spannvorrichtungen konfiguriert, um die Rahmenbaugruppen zu positionieren und zu fixieren.
Bei der Konstruktion der Vorrichtung lag der Schwerpunkt darauf, den manuellen Montageaufwand zu reduzieren und gleichzeitig den Zugang für den Roboterarm und den Schweißkopf zu gewährleisten.
3. Integration der Nahtverfolgung
Der Laser-Nahtverfolgungssensor wurde in den Schweißprozess integriert, um die tatsächliche Nahtposition zu ermitteln und geringfügige Abweichungen der Fuge auszugleichen.
Dadurch wurde die Eignung der Arbeitsstation für wiederholte Auftragsfertigungschargen verbessert, bei denen die Toleranzen der Bauteile und die Passbedingungen möglicherweise nicht vollständig identisch sind.
4. Optimierung der Schweißparameter
Die technischen Parameter wurden entsprechend der Rahmenkonstruktion und den Schweißanforderungen des Kunden angepasst.
Im Mittelpunkt des Prozesses standen:
- Kontrollierte Wärmezufuhr
- Gleichmäßige Schweißdurchdringung
- Saubere Nahtbildung
- Geringere thermische Verformung
- Konsistenz über wiederholte Zyklen hinweg
- Anpassung an geringfügige Spalten an den Blechkanten
Kein einzelnes Parameterprofil wurde als universell gültig angesehen. Die endgültigen Einstellungen wurden auf das bestätigte Material, die Fugenausführung, die Bauteilstärke und die Produktionsbedingungen abgestimmt.
Produktionsvalidierung
Zur Validierung wurden repräsentative Rahmenbaugruppen verwendet:
- Genauigkeit der Roboterbahn
- Wiederholgenauigkeit der Vorrichtung
- Reaktion auf die Nahtverfolgung
- Gelenkkonsistenz
- Durchdringungsleistung
- Aussehen der Schweißnaht
- Rahmenverzerrung
- Anforderungen an die Nachbearbeitung nach dem Schweißen
Anschließend wurde der Arbeitsplatz für die Serienfertigung der Kernrahmenbaugruppen des Kunden vorbereitet.
Projektergebnisse
Die HAISINN Roboter-Laserschweißzelle erfolgreich hat die wichtigsten Schweißarbeiten am Stahlrahmen des Kunden automatisiert.
Stabilere Durchlaufzeiten
Durch den Ersatz wiederholter manueller Schweißschritte durch programmierte Roboterabläufe konnte der Produktionszeitplan stabilisiert werden.
Der Kunde profitierte von einem besser planbaren Prozess für die Fertigung großer Rahmen-Serien, wodurch sich die Organisation der nachgelagerten Montage- und Liefertermine vereinfachte.
Geringere Abhängigkeit von manueller Montage
Maßgeschneiderte pneumatische Spannvorrichtungen und eine Nahtverfolgung reduzierten den manuellen Positionierungsaufwand vor und während des Schweißvorgangs.
Die Bediener könnten die Baugruppe im Rahmen eines stärker standardisierten Prozesses einlegen und befestigen, anstatt sich ausschließlich auf individuelle Montageverfahren zu verlassen.
Gleichmäßige Schweißdurchdringung
Der optimierte Schweißprozess sorgte bei wiederholten Rahmenmontagen für eine gleichbleibende Einbrandtiefe.
Dadurch wurde die Gleichmäßigkeit zwischen den Chargen verbessert und die Schwankungen verringert, die üblicherweise mit Änderungen in der manuellen Arbeitsweise des Bedieners einhergehen.
Sauberere Schweißnähte
Das automatisierte Laserschweißverfahren erzeugte saubere, reproduzierbare Schweißnähte bei den validierten Rahmenanwendungen.
Das verbesserte Erscheinungsbild der Schweißnaht reduzierte den Aufwand für Nachbearbeitungen nach dem Schweißen.
Weniger Schleifarbeit nach dem Schweißen
Da die Schweißnähte gleichmäßiger und optisch sauberer waren, konnte der Kunde den Arbeitsaufwand für das Schleifen nach dem Schweißen erheblich reduzieren.
Dadurch wurde der gesamte Arbeitsablauf bei der Rahmenfertigung verkürzt, und die Mitarbeiter konnten sich auf das Beladen, die Prüfung, die Montage und andere Aufgaben mit höherer Wertschöpfung konzentrieren.
Geringere Nacharbeitsquoten
Eine gleichmäßige Klemmung, die Nahterkennung, programmierte Bewegungen und eine kontrollierte Wärmezufuhr trugen dazu bei, die Nacharbeitsquoten in der Großserienfertigung zu senken.
Bei weniger Baugruppen waren Korrekturen aufgrund unregelmäßiger Schweißbahnen, ungleichmäßiger Einbringtiefe oder übermäßiger Verformung erforderlich.
Reduzierte Bildverzerrung
Die optimierte Schweißreihenfolge und die kontrollierte Wärmezufuhr minimierten die Verformung bei den validierten Anwendungen im Bereich der Tragwerksrahmen.
Dadurch wurde die Maßhaltigkeit verbessert und der Bedarf an einer Richt- oder Nachjustierung nach dem Schweißen verringert.
Der Wert der Ausrüstung für den Kunden
Das Projekt bot dem texanischen Hersteller einen praktischen Weg vom arbeitsintensiven manuellen Schweißen hin zur kontrollierten industriellen Automatisierung.
Die HAISINN-Lösung geliefert:
- Automatisiertes Schweißen von sich wiederholenden Rahmenkonstruktionen
- Sechsachsige Bewegung für Schweißbahnen in verschiedene Richtungen
- Laser-Nahtverfolgung bei geringfügigen Abweichungen der Fugenposition
- Maßgeschneiderte pneumatische Spannvorrichtungen für wiederholbare Beladung
- Stabilere Produktionszykluszeiten
- Gleichmäßige Eindringtiefe und Schweißnahtqualität
- Geringere Abhängigkeit von erfahrenen Schweißern, die manuell arbeiten
- Weniger Schleifarbeit nach dem Schweißen
- Geringerer Nacharbeitsaufwand bei Großserien
- Verbesserte Produktionsplanung für Aufträge im Bereich Landmaschinen
Fazit
Durch die Integration der HAISINN Mit einer automatisierten Roboter-Laserschweißstation gelang es dem Kunden, zentrale Schweißprozesse für Rahmen und Baugruppen von Landmaschinen erfolgreich zu automatisieren.
Durch die Kombination aus einem 6-Achsen-Industrieroboter, einer Laser-Nahtverfolgung, einer maßgeschneiderten pneumatischen Spannvorrichtung und einer anwendungsspezifischen Parameteroptimierung gelang es dem Unternehmen, die Taktzeiten zu stabilisieren, den manuellen Einrichtungsaufwand zu reduzieren und die Schweißkonsistenz über alle Produktionschargen hinweg zu verbessern.
Das abgeschlossene Projekt schuf eine zuverlässigere Grundlage für die Montage von Rahmen in großen Stückzahlen und führte gleichzeitig zu einem geringeren Schlefaufwand nach dem Schweißen, einer geringeren Verformung und einem geringeren Nacharbeitsaufwand.
Automatisieren Sie Ihren sich wiederholenden Rahmen-Schweißprozess
HAISINN bietet konfigurierbare Schweißsysteme mit Robotern und kollaborativen Robotern für Landmaschinen, Metallrahmen, Fertigungsbaugruppen, Industrieanlagen und die Serienfertigung.
Teilen Sie uns Ihre Materialdaten, die Materialstärke, die Fugenausführung, die Rahmenzeichnungen, das Produktionsvolumen, das derzeitige Schweißverfahren, den zulässigen Spaltbereich und die geforderte Schweißqualität mit, damit wir eine geeignete Roboter-Laserschweißzelle besprechen können.
Kontaktieren Sie HAISINN für eine Beratung zum Thema Roboterschweißen
30. Juli 2026 
