Vrhunska kakovost zahvaljujoč pametnim robotskim asistenčnim sistemom

15.10.2024

WireSense, TouchSense, SeamTracking in preizkušeni TeachMode so Froniusovi patentirani asistenčni sistemi za robotsko varjenje. Z njimi podjetje za tehnologijo varjenja izboljšuje kakovost zvarov in učinkovitost v industrijski proizvodnji. Varilna žica služi kot natančen senzor za robota, ki poenostavi programiranje varilne poti ali zazna odstopanja v položaju komponent in vrzeli v zvaru. Na podlagi določenih položajnih točk robot popravi pot zvarnega spoja in jo natančno prilagodi. To prihrani material, čas in stroške, ker odpravi naknadno obdelavo in odpadne komponente.

Robotski asistenčni sistemi Fronius izboljšajo kakovost in učinkovitost varjenja: žična elektroda hitro postane natančen senzor za določanje položaja komponent, vrzeli ali potek zvara. Tako se lahko robot ustrezno odzove na morebitna odstopanja. Odpad ali naknadne obdelave so stvar preteklosti. Foto: Fronius International GmbH

Kljub visoko razviti robotski tehnologiji in skoraj do popolnosti povezanim sistemom se v industrijski proizvodnji vedno znova pojavljajo nepravilnosti in odstopanja. V nekaterih primerih že minimalne razlike v materialu ali nenatančne vpenjalne naprave vplivajo na rezultat varjenja. Možne posledice so dolgotrajne predelave, drage odpadne komponente ali velike izgube časa.

Da bi preprečili zamudne ročne posege pri ponovnem prilagajanju, se integratorji pogosto zatečejo k optičnim merilnim pripomočkom. Vendar: laserski sistemi in kamere so dragi tako z vidika nakupa kot vzdrževanja in zanje potrebujete prostor, kar omejuje dostopnost komponent. Fronius ima za to pravi odgovor in ponuja visokotehnološke rešitve za pametne varilne sisteme iWave, TPS/i in TPS/i TWIN, ki ne potrebujejo ne kamere ne ročnega prilagajanja.

Zaporedni popolni zvari kljub tolerancam pri vpenjanju in komponentah

Asistenčni sistem TouchSense je bil razvit posebej za kotne zvare. Robot se pred vsakim varjenjem samodejno dotakne pločevine na začetku in koncu zvarnega spoja. Ne glede na to, kdo sproži stik – žična elektroda ali plinska šoba – je signal vedno jasno dodeljen in pravilno posredovan. Ob kontaktu zaradi nizke napetosti senzorja pride do kratkega stika. Tako lahko robot natančno določi položaj zvara in dinamično prilagodi parametre varjenja. Druga zelo koristna funkcija je takojšnje opozorilo, če med kontaktno cevjo in plinsko šobo nastane most zaradi brizganja. Obrizge je tako mogoče pravočasno očistiti, kar izboljša natančnost in kakovost proizvodnje.

WireSense – edinstvena natančnost s tehnologijo CMT

Genialnost sistema WireSense je v njegovi preprostosti. »Našemu zelo natančnemu in dinamičnemu pogonu CMT smo dodali posebno programsko opremo za krmilnik. S tem se varilna žica spremeni v senzor in lahko zazna obrise ali odstopanja vrzeli neposredno na komponenti,« pravi Philipp Schlor, Strategic Product Manager, Industrial Welding Solutions, pri Fronius International GmbH. Za zagotovitev natančnega nadzora varilne žice je treba varilni sistem Fronius le opremiti s sistemom CMT Ready. Varilni paket, tj. sam varilni postopek CMT (Cold Metal Transfer), ni potreben.

Sistemi CMT Ready so sestavljeni iz podajalnika žice na žičnem bobnu ali kolutu z žico, žičnega blažilnika in pogonske enote CMT Robacta Drive, tj. drugega podajalnika žice neposredno na varilnem gorilniku. Elektromotor v pogonski enoti z žico skenira kovinsko površino z vzvratnim gibanjem žice pri približno 100 Hz. To visokofrekvenčno skeniranje obdelovanca omogoča predvsem zahtevano natančnost. Tudi če ima skenirana površina neravnine, na primer v obliki poševnih pločevin, je mogoče rob zaznati in izmeriti brez težav.

Zaznavanje položaja roba in višine vrzeli

»Naša revolucionarna tehnologija WireSense uporablja funkcijo skeniranja z vzvratnim gibanjem žice CMT za določanje natančnega položaja komponente ter položaja robov in višine vrzeli. Debelino pločevine od 0,5 do 20 milimetrov je mogoče natančno in hitro določiti pri jeklu in nerjavnem jeklu ter tudi pri aluminiju,« poudari Schlor. Glede na referenčno točko, ki je določena na začetku postopka skeniranja, je mogoče natančno zabeležiti vsak dvig in padec na komponenti. Robot izjemno hitro primerja naučene položaje z izmerjenimi položaji – tj. primerja shranjene podatke o položaju s trenutnimi podatki o položaju. V primeru razlik robot ustrezno prilagodi potek zvara v koordinatnem sistemu, da varjenje poteka na pravem mestu.

»S sistemom WireSense imajo integratorji robotov veliko možnosti za iskanje kakovostnih rešitev za zahtevne varilne naloge,« razkrije Schlor: »Roba zvara, ki ga je treba zvariti, ni nujno potrebno zaznati. Vsak fiksni referenčni rob na komponenti, na primer rob komponente ali vtisk, lahko služi kot referenčna točka, od katere je treba variti na določeni razdalji. Na ta način je mogoče na želenem mestu variti tudi dele, ki jih je težko zaznati, kot je na primer zaobljena pločevina.«

Zanesljivo premoščanje vrzeli

V sistemu WireSense postane žična elektroda tudi senzor višine. Vrzeli v prekrovnih zvarih je na primer mogoče zaznati z natančno izmerjeno višino roba pločevine. Za popoln rezultat je tako mogoče vnaprej natančno določiti, katera opravila, shranjena v varilnem sistemu Fronius, je treba uporabiti za različne dimenzije vrzeli. Tako se robot vedno ustrezno odzove in izvede zvar s parametri, ki so idealno prilagojeni posamezni dimenziji vrzeli. To prepreči napake pri varjenju in zamudno naknadno obdelavo.

Pametna podpora omogoča vedno pravilen odziv: WireSense prepozna vrzeli v prekrovnih zvarih. Robot nato samodejno izvede ustrezna varilna opravila, če so bila ta predhodno določena. Foto: Fronius International GmbH

SeamTracking: sledenje zvaru med varjenjem

Ta asistenčni sistem pride do izraza pri proizvodnji tirnih ali gradbenih vozil. Pri varjenju debelih pločevin ali dolgih zvarov lahko vnos toplote povzroči deformacije komponent. Da bi robot kljub temu varil na pravem mestu, je potreben sistem, ki med varjenjem zanesljivo prepozna položaj varjenja, na primer pri kotnem zvaru ali obdelanem soležnem zvaru.

V ta namen robot med varjenjem niha sem in tja med obema pločevinama. Krmilnik varjenja pretvori zaznane dejanske vrednosti v signale za krmilnik robota. Na podlagi teh signalov robot prepozna predvideni položaj varjenja ali morebitna odstopanja in samodejno popravi pot. Varjenje poteka zanesljivo in v pravilnem položaju.

Do 30 odstotkov hitrejše programiranje robotov

Ključ do visoke kakovosti pa leži v učenju pravilne varilne poti. Preizkušeni način TeachMode pomaga določiti položaje zvarnega spoja v robotu in močno izboljša učinkovitost postopka programiranja. Vzvratno gibanje žice preprečuje, da bi se žica ob stiku s komponento upognila, uporabniku pa ni treba odrezati deformirane žice in ponovno izmeriti prostega konca žice.

Asistenčni sistemi z žico prihranijo stroške, čas in vire

Če se obstoječa žična elektroda uporabi kot senzor, to ne zmanjša le stroškov in vzdrževalnih del za dodatno senzorsko strojno opremo, temveč tudi ustvari prostor, ker dostopnost komponent ni omejena na noben način. Hkrati asistenčni sistemi Fronius zmanjšajo količino odpadnih kosov in zamudno naknadno obdelavo, ker varjenje poteka zanesljivo in v pravilnem položaju. Tudi naknadno reprogramiranje poti robota je minimalno, ker robot samostojno popravi pot zvarnega spoja. Na splošno se s tem poveča učinkovitost proizvodnje ter hkrati zmanjšajo časovni in materialni stroški.

Vir: https://www.fronius.com/en/welding-technology/info-centre/press