Funkcje asystenckie do spawania zrobotyzowanego: wsparcie w zautomatyzowanej produkcji seryjnej

 

Spawanie zautomatyzowane, całkowicie autonomiczne, spoiny wolne od wad — taką mamy wizję. Dzięki niemu szczeliny, tolerancje mocowania komponentów oraz inne nieregularności powinny przejść do historii, ewentualnie będą kompensowane samoczynnie przez systemy spawania zrobotyzowanego, które po części są nadal wizją przyszłości. Ale liczne funkcje wspomagające roboty już dziś pomagają zmniejszyć liczbę ręcznych ingerencji w procesy zautomatyzowanej produkcji seryjnej: WireSense, SeamTracking, TouchSense, oraz TeachMode — to bogata oferta firmy Fronius, przeznaczona do najróżniejszych zastosowań.

Istnieją różne systemy wspomagające proces spawania zrobotyzowanego. Wszystkie mają jeden cel: uniknąć strat czasu cyklu i zapewnić doskonałą jakość spoin. Centralną rolę odgrywają przy tym czujniki. Lasery, kamery i czujniki dotykowe mają wykrywać, czy element znajduje się we właściwym miejscu i czy występuje szczelina. Oprócz tego możliwe jest określenie sposobu reakcji systemu. Ten dodatkowy sprzęt kryje w sobie jednak — oprócz często wysokich kosztów inwestycji — duże nakłady na montaż i eksploatację.

Dodatkowo wiele z tych systemów wprawdzie pomaga w uzyskaniu dobrej jakości spoin, ale z drugiej strony pociąga za sobą utratę czasu cyklu. Poza tym, wskutek swoich wymiarów, często ograniczają dostęp do komponentu. Dlatego firma Fronius oferuje alternatywę, która sprosta temu wyzwaniu: dzięki superprecyzyjnemu sterowaniu drutem spawalniczym, w połączeniu z szybkim transferem danych źródła spawalniczego TPS/i, możliwe jest używanie drutu nie tylko jako spoiwa, ale również jako czujnika. Otwiera to nowe możliwości.

 

Wykrywanie położeń krawędzi, ich wysokości oraz  szczelin między komponentami przez funkcję WireSense

Dzięki opatentowanej technologii WireSense robot w połączeniu z systemem spawania może wykrywać położenie krawędzi i wszelkie szczeliny występujące między blachami. W tym celu drut elektrodowy pełni funkcję czujnika wysokości. W trybie wykrywania WireSense robot najpierw przesuwa się do żądanej pozycji. Drut spawalniczy, pod niskim napięciem sensorycznym, jest wprowadzany w ruch posuwisto-zwrotny o częstotliwości stu herców i w ten sposób kontroluje dotykowo element. Dotknięcie elementu przez drut wywołuje krótkotrwałe zwarcie. Jego przerwanie następuje przez uniesienie drutu.

Źródło spawalnicze TPS/i analizuje zmianę położenia drutu spawalniczego powstałą w chwili zwarcia i na tej podstawie przesyła do robota sygnał wysokości. W połączeniu z danymi położenia ze sterownika robota i określonym na początku punkcie referencyjnym, WireSense umożliwia dokładną rejestrację każdej zmiany geometrii elementu. Jeżeli robot używający funkcji WireSense będzie w sposób kontrolowany przesuwać się nad elementem spawanym jednocześnie rejestrując każdy punkt, teoretycznie możliwe jest trójwymiarowe odwzorowanie całego konturu elementu.

Najważniejszym praktycznym zastosowaniem funkcji WireSense  jest wykrywanie krawędzi i wysokości komponentów, na przykład w przypadku połączeń zakładkowych. Na początku określa się wartość progową, która jest nieco niższa niż wysokość krawędzi blachy. Jeżeli źródło spawalnicze w czasie przejazdu wyszukującego WireSense wykryje wartość większą niż wartość progowa, krawędź blachy jest wykryta i TPS/i natychmiast wysyła cyfrowy sygnał „Touch” oraz zmierzoną wartość wysokości. Dzięki temu robot „wie”, gdzie znajduje się krawędź blachy i jaka jest jej wysokość.

 

 

Wykrywanie krawędzi: korekta trajektorii robota

Na podstawie tego sygnału sterownik robota może zapisać jego obecne położenie, a następnie skorygować trasę robota, porównując je z wartościami zadanymi. W ten sposób wykrywane i kompensowane są niedoskonałości elementu. Następnie robot spawa dokładnie we właściwym miejscu. Wykrywanie krawędzi jest możliwe już dla blach o grubości w przedziale 0,5–20 mm.

 

Pomiar wysokości: niezawodne spawanie mimo szczeliny

Ponieważ razem z cyfrowym sygnałem „Touch” przekazywana jest również wartość wysokości krawędzi blachy, korzystając z funkcji WireSense można obliczyć szczelinę między blachami. Stopień tej dokładności określa możliwość sięgania do różnych programów spawania zapisanych w pamięci TPS/i — tak zwanych Job’ów. Wskutek tego robot może adekwatnie reagować i wykonywać spoiny, używając dokładnie takich parametrów spawania, które zostały zaprogramowane do danej wysokości szczeliny.

W ten sposób funkcja WireSense pomaga w przypadku wahań tolerancji spawanego elementu i wychodzi naprzeciw tolerancjom w technice mocowania. System asystencki zapewnia niezawodną jakość spoiny i zmniejsza nakłady na poprawki oraz liczbę wybrakowanych elementów nawet o 100 procent — bez stosowania dodatkowych czujników. System spawania firmy Fronius musi być jedynie wyposażony w system CMT Ready, aby było możliwe zagwarantowanie superprecyzyjnej kontroli drutu spawalniczego.

 

Szybsze programowanie robota dzięki TeachMode

Jeszcze zanim będzie możliwe przeprowadzenie pierwszego spawania, trzeba ręcznie zaprogramować trasę robota, przeprowadzając tak zwaną procedurę „Teach”. W jej trakcie spawacz lub programista do sterowania robotem używa pilota programującego, porusza ramieniem robota, zapisując odpowiednie położenia. Ważne dla jakości spoiny jest, aby przez całą jej długość utrzymywany był stały odstęp między spawanym elementem a końcówką prądową — tak zwany wolny wylot drutu. Funkcje asystenckie mogą pomóc także podczas tej czasochłonnej, ręcznej procedury.

TeachMode firmy Fronius przez rewersyjny ruch drutu zapobiega wygięciu drutu spawalniczego podczas niekontrolowanego kontaktu z elementem spawanym. Gdy tylko robot wykryje, że nastąpił spadek wolnego wylotu drutu poniżej wartości ustawionej, rozpoczyna się rewersyjny ruch drutu. Jednocześnie system informuje użytkownika sygnałem wizualno-dźwiękowym o konieczności odsunięcia palnika spawalniczego od elementu. Dzięki temu użytkownik nie musi odcinać zniekształconego drutu i ponownie ustawiać wolnego wylotu. Powoduje to przyspieszenie procedury „Teach” nawet o 30 procent.

 

SeamTracking: śledzenie spoiny podczas spawania

Funkcja asystencka SeamTracking firmy Fronius jest szczególnie istotna w przypadku produkcji pojazdów szynowych lub budowlanych: podczas spawania grubych blach lub wykonywania długich spoin, wskutek wprowadzonego ciepła może następować odkształcenie lub nieprawidłowe pozycjonowanie elementów. Aby mimo tego robot spawał we właściwym miejscu, potrzebny jest system niezawodnie wykrywający pozycję palnika w trakcie procesu spawania. SeamTracking gwarantuje wykrywanie spoin pachwinowych i ukosowanych spoin doczołowych — bez konieczności stosowania dodatkowych czujników.

W tym celu robot podczas spawania przemieszcza się ruchem zakosowym między krawędziami złącza. Na podstawie zmierzonych wartości rzeczywistych poszczególnych parametrów spawalniczych robot wykrywa rzeczywistą pozycję spawania i ewentualne odchylenia. Automatycznie następuje korekta wcześniej zaprogramowanej trajektorii i spawanie przebiega prawidłowo we właściwej pozycji.

 

Wykrywanie pozycji spoiny pachwinowej przez funkcję TouchSense

Aby umożliwić kompensowanie tolerancji elementów i mocowania, robot może przy użyciu funkcji TouchSense automatycznie kontrolować pozycję spawanych detali przed każdym zajarzeniem łuku.. W tym celu robot dotyka drutem elektrodowym lub dyszą gazową — przez które przepływa niski prąd sensoryczny — kilku zdefiniowanych wcześniej punktów. Sygnały uzyskane wskutek tych zwarć, umożliwiają perfekcyjne ustalenie pozycji spawanego komponentu, a tym samym pozycję spoin.

 

Oszczędzanie na kosztach dzięki funkcjom asystenckim opartym na działaniu drutu elektrodowego jako precyzyjnego czujnika

Podsumowując: systemy wspomagające robota firmy Fronius umożliwiają wydajniejsze i bardziej niezawodne przebiegi podczas spawania zrobotyzowanego. Pozwalają znacząco zmniejszyć nakłady na poprawki i późniejsze przeprogramowanie trajektorii robota, ponieważ robot potrafi samoczynnie korygować przebieg spoiny. Zmniejsza to koszty produkcji. Funkcje asystenckie firmy Fronius używają drutu elektrodowego jako czujnika i spoiwa. Dzięki temu użytkownik oszczędza na kosztach oraz nakładach na konserwację urządzeń czujnikowych i nie występują ograniczenia w dostępie do elementu.

 

Źródło: Fronius

Authors

Related posts

Góra
English