Ein 7-Achs-Schweißrobotersystem mit Schiene integriert eine motorisierte 7. Achse (eine hochpräzise lineare Schiene) unter einem standardmäßigen 6-Achs-Gelenkroboterarm. Durch die Erweiterung des Arbeitsradius von herkömmlichen 2–3 Metern auf über 10–30 Meter löst es die typischen Probleme von Spaltmaßen und Qualitätsschwankungen beim manuellen und robotergestützten Schweißen von besonders langen Werkstücken (z. B. Stahlträgern, Kranauslegern und Waggonuntergestellen). Es eignet sich für Stahlbauteile mit offenem Zugang von oben oder von der Seite an der Schweißposition und einer Blechdicke von 6 mm bis 30 mm auf einer Seite. Dank Mehrstationssynchronisation und hochpräziser Mehrachsenbewegung steigert dieses System die Schweißeffizienz um 50–80 % und ist somit eine rentable Kernkomponente für die Automatisierung in der Schwerindustrie.

1. Was ist ein 7-Achs-Schienenschweißroboter?

In der modernen industriellen Automatisierung bieten standardmäßige 6-Achs-Schweißroboter zwar eine hohe Manövrierfähigkeit, ihr Arbeitsbereich ist jedoch durch die Armreichweite (typischerweise zwischen 1,4 m und 3,1 m) stark begrenzt. Bei der Fertigung übergroßer oder länglicher, schwerer Bauteile kann ein einzelner 6-Achs-Roboter den gesamten Schweißweg nicht in einer einzigen Aufspannung abdecken.

Das 7-Achs-Schienenschweißrobotersystem (auch bekannt als bodenmontiertes 7-Achs-Linearschienensystem) überwindet diese Reichweitenbegrenzung. Es besteht aus vier integrierten Modulen:

6-achsiger, gelenkiger Roboterarm: Übernimmt die Ausrichtung des Brenners, das Anpassen komplexer Nähte und die präzise Mikrotrajektoriensteuerung.

7. Achse (Linearführungssystem): Dient als mobile Basis für den Roboter. Ausgestattet mit einem hochsteifen, geschweißten Stahlbett, präzisen Linearführungen und einem robusten Zahnstangenantrieb ermöglicht sie Translationen über große Spannweiten entlang der X-Achse.

Schweiß- und Ausführungspaket: Beinhaltet ein Hochleistungs-Schweißstromversorgungsgerät (MIG/MAG, WIG oder Laser/Hybrid), eine automatische Brennerreinigungs- und Drahtschneidstation sowie einen wassergekühlten Brenner.

Zentrale Master-Steuerung: Unterstützt den Import von 3D-CAD-Modellen und die Offline-Programmierung (OLP). Die Steuerung generiert automatisch Werkzeugwege, extrahiert Schweißnähte und passt Prozessparameter mit einem einzigen Klick an. Die Echtzeit-Lichtbogenverfolgung gewährleistet eine gleichbleibende Schweißnahtqualität und ermöglicht gleichzeitig einen flexiblen Bedienereinsatz.

2. Drei Kernvorteile von 7-Achs-Schweißrobotern

2.1. Unbegrenzte Längenstreckung und nahtlose lange Schweißnähte

Herkömmliche Verfahren für Werkstücke mit einer Länge von über 10 Metern erfordern manuelles Nachpositionieren oder den Einsatz mehrerer fest installierter Roboter. Dies führt zu Schweißfehlern wie Lichtbogenunterbrechungen, Schlackeneinschlüssen und mangelnder Verschmelzung an den Verbindungsstellen. Eine 7-Achs-Schweißmaschine bietet anpassbare Bahnlängen, die sich optimal an die Anlagenabmessungen anpassen lassen und so kontinuierliche, einlagige Schweißungen an übergroßen Konstruktionen ermöglichen.

2.2. Paralleler Arbeitsablauf an mehreren Stationen (Ein Bediener für mehrere Arbeitsbereiche)

Um die Anlagenauslastung zu maximieren, kann das System mehrere Werkstücke gleichzeitig in einer einzigen Aufspannung bearbeiten und erzeugt sofort Schweißwege für eine unterbrechungsfreie Bearbeitung:

Sequenzielle Stationszuordnung: Unterteilt die lineare Schienenlänge in 2–4 unabhängige Arbeitsbereiche (Station A, Station B, Station C).

Parallele Effizienz: Während der Roboter an Station A automatisch schweißt, lädt, richtet und klemmt der Bediener an Station B das nächste Bauteil ein.

Keine Maschinenstillstandszeiten: Eliminiert Leerlaufzeiten beim manuellen Be- und Entladen und steigert die Gesamtanlageneffektivität (OEE) auf über 85 %.

2.3. Hochpräzise, adaptive Nachführung und automatisierte Prozessanpassung

Anpassungsfähigkeit an Passungstoleranzen: Die präzise Abtastung bewältigt Montagetoleranzen bis zu ±25 mm. Mehrere Scanmodi passen sich verschiedenen Verbindungsgeometrien an (Stumpf-, Überlappungs-, Rundungs- usw.).

Reisegeschwindigkeit: 40 m/min

Wiederholgenauigkeit: Innerhalb von ±0,05 mm bis ±0,1 mm.

3. Wie wäre es mit Aore Laserschweißrobotern ?

Die intelligente Workstation Aore Laser A-W7 ist mit dem schweißfreien System und dem Nahtsucher mit großem Sichtfeld von Bochu ausgestattet. Sie importiert 3D-Modelldateien direkt aus Tekla, SOLIDWORKS oder UG, gleicht die Schweißprozessparameter ab, ermittelt automatisch die exakte Schweißposition und generiert den optimierten Schweißprozess. Die bodengeführte Verfahrachse ermöglicht eine hohe Anpassungsfähigkeit an die Werkstücklänge, und der Roboter kann in Koordination mit der Schiene lange Nähte in einem Arbeitsgang schweißen.

Ein verstärktes Reduziergetriebe mit hohem Untersetzungsverhältnis verbessert die Regelgenauigkeit.

Die Hohlkonstruktion auf Achse 4 verwendet Doppel-Schrägkugellager anstelle herkömmlicher Konstruktionen, wodurch die Steifigkeit der Gelenkstützung erhöht wird.

Die Achsen 4 und 6 sind mit speziellen Zahnflankenspielausgleichsmechanismen ausgestattet, um eine höhere Gelenkgenauigkeit zu gewährleisten.

Das Handgelenk wurde zur Verbesserung der Stabilität in eine U-förmige Struktur umgestaltet.

Eine spezielle Geräuschdämpfungsstruktur am Handgelenk sorgt für geringere Betriebsgeräusche.

Die oben genannten Merkmale verbessern die Bewegungsstabilität des Schweißroboters mit verlängerter Reichweite deutlich, während das verkürzte Handgelenk die Flexibilität erhöht.

4. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Frage 1: Kann sich die 7. Achse gleichzeitig mit dem Schweißvorgang des Roboterarms bewegen?

A: Ja. Die 7. Achse arbeitet als vollsynchronisierte Servoachse. Die Hauptsteuerung passt die Verfahrgeschwindigkeiten automatisch an, sodass der Schweißbrenner auch während der Bewegung entlang der Schiene eine konstante Geschwindigkeit und einen konstanten Winkel zur Schweißnaht beibehält.

Frage 2: Wie hoch ist die typische Positioniergenauigkeit der Schweißroboter A-W7?

A: Hochwertige A-W7-Schweißroboter mit schrägverzahnten Zahnstangenantrieben und Linearführungen bieten eine Wiederholgenauigkeit von ±0,05 mm, die strenge industrielle Schweißnormen voll erfüllt.

Frage 3: Wie unterscheidet sich eine Bodenschienenschweißmaschine von einer Portalschweißmaschine?

A: 7-Achs-Schweißroboter sind einfacher zu installieren, kostengünstiger und bieten eine hohe Stabilität. Deckenkrane sind die bevorzugte Wahl, wenn der Platz begrenzt ist oder schwere Deckenkrane ungehinderten Zugang zum Boden benötigen.

5. Zusammenfassung

Ein 7-Achs-Schweißrobotersystem überwindet die Reichweitengrenzen herkömmlicher Industrieroboter. Durch die Kombination eines 6-Achs-Arms mit einem Linearantrieb mit großem Verfahrweg erzielen Fertigungsbetriebe eine gleichbleibende Schweißqualität, reduzieren den Personalaufwand und steigern die tägliche Produktionsleistung deutlich.