Schweißen von Großbaugruppen in beliebiger Orientierung mit mobilen Robotern

Schweißarbeiten an großvolumigen Baugruppen, die in geringen Stückzahlen hergestellt werden, z.B. Schiff- oder Stahlbauteile, werden überwiegend manuell oder mit einfachen, mechanisierten Geräten durchgeführt. Der Einsatz von Schweißrobotern in diesem Bereich ist vergleichsweise sehr gering. Vorhandene stationäre Schweißanlagen sind sehr kapitalintensiv und bieten oft nicht die gewünschte Flexibilität im Einsatz. Viele Hersteller haben daher einen Bedarf an Schweißrobotern kleiner Baugröße, die vom Schweißer an unterschiedlichen Stellen des Bauteils eingesetzt werden können. Angestrebt wird damit eine Automatisierung auf niedrigem Kostenniveau. Während Entwicklungen derartige mobile Kleinschweißroboter auf den Einsatz an horizontal verlaufenden Schweißnähten abzielen, fehlen insbesondere Roboter, die sich an beliebig geneigten Bauteilen fortbewegen und räumlich gekrümmte, lang durchlaufende Nähte schweißen können. Auf der Grundlage einer Analyse vorhandener Schweißsysteme für Großbaugr uppen werden im vorliegenden Bericht Grundlagen für die Konzeption von mobilen, kletterfähigen Schweißrobotern entwickelt. Eine Untersuchung der Möglichkeiten einer Fortbewegung an geneigten, stählernen Bauteilen ergibt, daß hierfür permanentmagnetisch haftende Radbaugruppen als Komponenten des Roboterantriebs besonders geeignet sind. Die erzielbaren Haftkräfte werden untersucht und Aussagen bezüglich ihrer Dimensionierung abgeleitet. Bei der Steuerung mobiler Schweißroboter wird zwischen lokaler Fugenverfolgung während des Schweißens und globaler Navigation zur erweiterten Flächenbeweglichkeit am Bauteil unterschieden. Für beide Arten werden Lösungskonzepte verglichen und hinsichtlich deren Eignung unter den vorherrschenden Umgebungsbedingungen bewertet. Ausgewählte kinematische und steuerungstechnische Konzepte werden im Rahmen eines Realisierungsbeispiels umgesetzt und erprobt. Aus den Versuchsergebnissen werden Vorschläge für künftige, weiterführende Entwicklungsmaßnahmen abgeleit