Assistansesystemer for robotsveising: bistår ved automatisert serieproduksjon
Autonom automatisert sveising er ikke lenger ønsketenkning. I denne artikkelen vil Fronius vise at med sin innovative teknologiske utvikling er tiden moden for å gjøre dette til virkelighet.
Automatisert sveising, helt autonomt, med feilfrie sveisesømmer – slik er Fronius’ visjon. Mellomrom, spenningstoleranser og andre uregelmessigheter bør dermed være en saga blott, eller utbedres uavhengig av robotsveisesystemet – i noen tilfeller er dette fremdeles en fremtidsdrøm. Imidlertid er mange robotassistansesystemer allerede med på å redusere manuelle inngrep i automatisert serieproduksjon: Med WireSense, SeamTracking, TouchSense og TeachMode byr Fronius på en bred høyteknologisk portefølje for forskjellige bruksområder.
Nye muligheter
Det finnes flere systemer som støtter automatisert robotsveising. De har alle som mål å unngå tap av syklustid og sikre pålitelig sømkvalitet. Sensorer spiller en sentral rolle her. Lasere, kameraer eller berøringssensorer må registrere om komponenten ligger på riktig sted, og om det finnes mellomrom. Deretter kan man bestemme hvilke andre ting systemet skal reagere på. I tillegg til høye investeringskostnader vil det ekstra utstyret også ofte medføre vansker ved montering og under kontinuerlig drift.
Mange av disse systemene forbedrer sømkvaliteten, men fører igjen til tap av syklustid. Dessuten vil de på grunn av sine forstyrrende konturer ofte begrense tilgangen til komponentene. Fronius tilbyr derfor et alternativ som kan takle disse utfordringene: Takket være den svært presise styringen av sveisetråden, kombinert med den raske dataoverføringen fra TPS/i-strømkilden, blir det mulig å bruke sveisetråden både som tilsatsmateriale og som sensor. Det åpner for helt nye muligheter.
Registrering av kantposisjoner og mellomromshøyder
Med den patenterte WireSense-teknologien kan roboten i systemnettverket med sveisemaskinen registrere kantposisjonen og eventuelle mellomrom mellom platene. Her brukes sveisetråden som høydesensor. Under WireSense-referansekjøringen beveger roboten seg først til den ønskede posisjonen. Sveisetråden utsettes for en lav sensorspenning og skanner komponenten med reverserende trådbevegelser med et frekvensområde på hundre hertz. Hvis ledningen berører komponenten, oppstår det en kortslutning som ikke er merkbar. Kortslutningen brytes igjen når tråden løftes bort.
TPS/i-strømkilden analyserer sveisetrådens posisjonsendring i øyeblikket for kortslutningen og gir den videre til roboten som høydesignal. I kombinasjon med posisjonsdataene til robotstyringen, og et forhåndsdefinert referansepunkt, muliggjør WireSense dermed nøyaktig registrering av alle geometriske endringer på komponenten. Hvis roboten med WireSense hadde blitt kjørt i uendelige baner langs arbeidsemnet for å registrere hvert eneste punkt, kunne man teoretisk sett ha vist hele komponenten i 3D.
De viktigste bruksområdene for denne sensorteknologien er i praksis registrering av kanter og høydeforskjeller, for eksempel ved overlappende sømmer. Det må på forhånd defineres en terskelverdi som ligger noe under høyden på platekanten. Hvis strømkilden under WireSense-kjøringen registrerer verdier som ligger over den gjeldende terskelverdien, er platekanten blitt registrert og TPS/i sender umiddelbart ut et digitalt Touch-signal og beregner høydeverdien. På denne måten vet roboten hvor platekanten er og hvor høy den er.
Registrering av kanter: Korrigering av robotens bane
Ved hjelp av dette signalet kan robotstyringen lagre gjeldende posisjonsdata, sammenligne disse med nominelle data og korrigere robotens bane for det videre forløpet. Dermed registreres og kompenseres unøyaktigheter i komponentene. Resultatet er at roboten sveiser på nøyaktig riktig sted. Registrering av kanter er allerede mulig fra en materialtykkelse på 0,5 millimeter og opptil 20 millimeter platetykkelse.
Høydemåling: Pålitelig sveising til tross for mellomrom
Ettersom Touch-signalet også overfører den nøyaktige målte høyden på platekanten, kan WireSense beregne mellomrom mellom platene. Hvis ulike sveiseprogrammer (også kalt "jobber") for ulike mellomrom er blitt nøyaktig definert og lagret på TPS/i på forhånd, vil disse hentes opp. Roboten kan dermed reagere på riktig måte og utføre sveisingen med nøyaktige sveiseparameter som er perfekt tilpasset den gjeldende størrelsen på mellomrommet.
WireSense kan dermed utbedre toleranseavvik for komponentene som skal sveises, og motvirker også toleranser i spennteknologien. Assistansesystemet sikrer pålitelig sømkvalitet og reduserer etterarbeid og svinn med opptil 100 prosent – uten ekstra sensormaskinvare. For dette må Fronius-sveisesystemet kun være utstyrt med et CMT Ready-system for å sikre den svært presise styringen av sveisetråden.
Raskere robotprogrammering med TeachMode
Før den første sveisesømmen kan lages, må robotens bane først programmeres manuelt – dette er den såkalte teach-prosessen. Her styrer en sveiser eller programmerer roboten ved hjelp av en "teach pendant", registrerer komponenten og lagrer de gjeldende posisjonsdataene. Det er viktig for sveisesømkvaliteten at det holdes en konstant avstand mellom komponenten og kontaktrøret over hele sveisesømmen – også kalt stickout. Assistansesystemer kan også hjelpe med denne tidkrevende, manuelle prosessen.
TeachMode fra Fronius forhindrer at sveisetråden blir bøyd når komponenten registreres ved hjelp av en reverserende trådbevegelse. Så snart roboten underskrider forhåndsinnstilt stickout, starter den reverserende trådbevegelsen. Samtidig informeres brukeren med et audiovisuelt signal om at sveisepistolen må flyttes bort fra komponenten. Dermed slipper brukeren å måtte kutte den deformerte tråden og måle stickout på nytt. Teach-prosessen går dermed rundt 30 prosent raskere.
SeamTracking: Sømsporing under sveising
SeamTracking fra assistansesystemet til Fronius er spesielt relevant for produksjon av skinnegående kjøretøy eller anleggskjøretøy: Hvis det skal sveises tykke plater eller lange sømmer, kan den resulterende varmen føre til vridning eller dårlig posisjonering av komponentene. For at roboten likevel skal kunne sveise på rett sted, kreves det et system som oppdager sveiseposisjonen under sveiseprosessen på en pålitelig måte. Med SeamTracking garanteres dette ved kilesveis og bearbeidede buttsveisesømmer – helt uten ekstra sensormaskinvare.
For å gjøre dette pendles roboten frem og tilbake mellom de to platene under sveising. Roboten gjenkjenner den faktiske sveiseposisjonen, eller avvik fra de målte faktiske verdiene, for de individuelle sveiseparameter. Den forhåndsprogrammerte banen korrigeres deretter automatisk, og sveisingen fortsetter pålitelig i riktig posisjon.
Registrering av kilesveisposisjon med TouchSense
For å kompensere for komponent- og spenningstoleranser kan roboten bruke TouchSense for automatisk å kontrollere posisjonen av kilesveisen før hver sveiseprosess. For å gjøre dette berører roboten de to platene på det definerte start- og sluttpunktet for sveisesømmen med sveisetråden eller gassdysen, som begge utsettes for lav sensorspenning. Det perfekte startpunktet kan dermed bestemmes ved hjelp av signalene fra kortslutningen.
Spar kostnader med trådbaserte assistansesystemer
Alt i alt muliggjør robotassistanssystemer fra Fronius mer effektive og pålitelige prosesser innen robotsveising. Etterarbeid på komponenter kan reduseres betydelig, og tiden brukt på omprogrammering av robotens baner er kortere, ettersom roboten selv kan korrigere sveisesømmens forløp. Alt dette reduserer produksjonskostnadene. Assistansesystemene fra Fronius bruker sveisetråden både som sensor og som tilsatsmateriale. Brukerne sparer dermed kostnader og slipper vedlikeholdsarbeid på sensormaskinvare, i tillegg til at selve tilgangen til komponentene ikke begrenses.
For mer informasjon se: www.fronius.com/nb-no/norway
Kilde: Fronius