Sudarea automatizată, complet autonomă, de suduri impecabile – aceasta este viziunea. Rosturile la sudare, toleranțele de strângere și alte imperfecțiuni vor fi astfel probleme de domeniul trecutului, respectiv vor fi corectate de la sine de către sistemul de sudare robotizat – parțial, acestea sunt încă deziderate. Cu toate acestea, chiar și în zilele noastre există numeroase sisteme de asistență robotizată care contribuie la reducerea intervențiilor manuale în producția automatizată în serie: Cu WireSense, SeamTracking, TouchSense, dar și TeachMode, Fronius pune la dispoziție un portofoliu high-tech extins, pentru cele mai variate aplicații.
Autor: Andreas Hummelbrunner, Product Line Manager MIG/MAG High End Robotics, R&D Fronius International GmbH
Există diverse sisteme implicate în procesul de sudare robotizată automatizată. Toate au ca scop eliminarea întreruperilor în funcționare și asigurarea unei calități impecabile a sudurilor. În acest context, senzorii joacă un rol esențial. Laserele, camerele, dar și senzorii tactili trebuie să recunoască dacă piesa se află în poziţia corectă sau dacă există un rost la sudare. Apoi, se poate stabili cum trebuie să reacționeze sistemul. Aceste componente hardware extra presupun – pe lângă costurile de investiții ridicate – și cheltuieli semnificative de montaj, dar și de operare.
În plus, multe dintre aceste sisteme asigură o calitate superioară a sudurilor, însă presupun timpi de execuție mai îndelungați. În afară de aceasta, deseori prin contururile dificile, ele limitează accesibilitatea la piesă. Fronius oferă o alternativă care face față cu brio la toate aceste provocări: Prin controlul de înaltă precizie a sârmei pentru sudare – în combinație cu transmiterea rapidă a datelor în sursa de curent TPS/i – este posibilă utilizarea sârmei nu doar ca material de adaos, ci și ca senzor. Aceasta deschide noi posibilități.
Detectarea poziției muchiilor și a înălțimii rostului la sudare cu WireSense
Datorită tehnologiei patentate WireSense, robotul, împreună cu sistemul de sudare la care este conectat, detectează poziția muchiilor, dar și eventualele rosturi la sudare între table. Astfel, sârma pentru sudare devine senzor de înălțime. În timpul procesului de recunoaștere WireSense, robotul se deplasează mai întâi în poziția dorită. Sârma pentru sudare, alimentată cu tensiunea joasă a senzorului, palpează piesa cu mișcări de du-te-vino ale sârmei, la o frecvență de circa o sută de hertz. În momentul în care sârma atinge piesa, se formează un scurtcircuit insesizabil. Acesta este întrerupt din nou prin ridicarea sârmei.
Sursa de curent TPS/i analizează schimbarea poziției sârmei de sudare apărută în momentul scurtcircuitului și transmite apoi această informație către robot, sub forma unui semnal de înălțime. În combinație cu datele de poziție ale unității de comandă a robotului și un punct de referință definit la început, WireSense reușește astfel să înregistreze cu precizie schimbarea geometriei piesei. Dacă robotul împreună cu WireSense ar fi lăsat să parcurgă, în benzi interminabile, aliniate succesiv întreaga piesă, înregistrând astfel fiecare punct, s-ar putea obține teoretic conturul 3D complet al piesei.
Cele mai importante aplicații practice ale acestui sistem de senzori sunt detectarea muchiilor și a înălțimii, de exemplu la îmbinările sudate prin suprapunere. În prealabil, se stabilește o valoare-prag definită, care se situează imediat sub înălțimea muchiei tablei. În cazul în care sursa de curent identifică în procesul de recunoaștere WireSense valori care depășesc valoarea prag, se detectează muchia tablei, iar TPS/i transmite imediat un semnal digital împreună cu valoarea determinată a înălțimii. Astfel, robotul știe unde se află muchia tablei și cât de înaltă este aceasta.
Detectarea muchiilor: Corectarea căii robotului
Pe baza acestui semnal, sistemul de comandă al robotului poate salva datele actuale de poziție și apoi poate corecta calea robotului, în urma comparării cu datele nominale. Astfel sunt detectate și compensate neregularitățile componentelor. În consecință, robotul sudează la punct precis. Detectarea muchiilor este posibilă deja de la o grosime a materialului de 0,5 milimetri și până la o grosime a foii de tablă de 20 milimetri.
Măsurarea înălțimii: Sudare impecabilă în ciuda rostului la sudare
Pentru că prin semnalul digital Touch se determină și înălțimea măsurată exact a muchiei tablei, cu WireSense se pot calcula rostul dintre foile de tablă. În măsura în care au fost definite cu exactitate în prealabil, pentru diversele dimensiuni ale rosturile de sudare se accesează diverse programe de sudare salvate în TPS/i – așa-numitele job-uri. Prin aceasta, robotul poate reacționa adecvat și poate executa sudarea la parametrii de sudare exacți, adaptați ideal la respectivul rost de sudare.
Astfel, WireSense este de ajutor în cazul abaterilor de toleranță ale pieselor de sudat și, de asemenea, compensează și toleranțele datorate tehnicii de prindere. Sistemul de asistență garantează o calitate impecabilă a sudurii și reduce lucrările ulterioare și rebuturile până la 100 % – fără hardware suplimentar pentru senzori. În acest scop, sistemul de sudare Fronius trebuie doar să fie echipat cu un sistem CMT Ready, astfel încât să poată fi asigurat controlul de precizie al sârmei pentru sudare.
Programare rapidă a robotului prin TeachMode
Încă înainte de a putea fi efectuată prima sudură, calea robotului trebuie programată manual – această operațiune se mai numește și Teach (învățare). Pentru aceasta, sudorul sau programatorul comandă robotul cu ajutorul Teach Pendant, parcurge piesa și salvează datele de poziție corespunzătoare. Pentru calitatea sudurii este foarte important ca pe întreaga lungime a acesteia să se păstreze o distanță constantă între piesă și duza de curent – așa numita lungime liberă a sârmei. Chiar și la această operațiune manuală, consumatoare de timp, se pot dovedi utile sistemele de asistență.
Prin mișcarea de retragere a sârmei, TeachMode de la Fronius previne îndoirea sârmei pentru sudare la parcurgerea piesei. De îndată ce lungimea liberă a sârmei se reduce sub valoarea presetată, se declanșează mișcarea de retragere a sârmei. În același timp, utilizatorul este avertizat printr-un semnal optic și acustic asupra faptului că trebuie să îndepărteze pistoletul de sudare de pe piesă. Astfel, utilizatorul nu va mai trebui să îndepărteze sârma deformată și să măsoare din nou lungimea liberă a sârmei. Durata procesului Teach este astfel redusă cu până la 30%.
SeamTracking: Urmărirea rostului în timpul sudării
Sistemul de asistență Fronius SeamTracking este relevant în special pentru fabricarea vehiculelor pe șine și a utilajelor pentru construcții: La sudarea unor table groase sau la realizarea unor suduri lungi, datorită căldurii rezultate pot apărea deformarea sau poziționarea defectuoasă a pieselor. Pentru ca robotul să sudeze totuși în locul corect, este nevoie de un sistem care să detecteze în mod eficient poziția de sudare în timpul procesului de sudare. Cu SeamTracking este garantată această detectare la sudurile în colți și la sudurile cap la cap – fără a fi necesar hardware de senzori suplimentar.
În acest scop, robotul pendulează în timpul sudării între cele două bucăţi de tablă. Din valorile momentane măsurate ale parametrilor de sudare individuali, robotul detectează poziția propriu-zisă, respectiv abaterile. Calea pre-programată este corectată corespunzător, iar sudarea se efectuează impecabil, în poziția corectă.
Detectarea poziției sudurii în colț cu ajutorul TouchSense
Pentru a compensa toleranțele pieselor și cele de prindere, prin intermediul TouchSense robotul poate controla automat poziția sudurilor în colț, înainte de fiecare sudare. În acest scop, robotul palpează, cu ajutorul sârmei pentru sudare sau a duzei de gaz – prin care trece tensiunea joasă a senzorului – cele două table, la începutul și la sfârșitul sudurii. Prin semnalele transmise prin scurtcircuit poate fi astfel determinat cu precizie punctul de start perfect.
Reducerea costurilor prin sistemele de asistență bazate pe sârma pentru sudare
În concluzie, sistemele robotizate de asistență de la Fronius garantează procese mai eficiente și impecabile la sudarea robotizată. Lucrările ulterioare de retușare a pieselor pot fi reduse semnificativ, iar cheltuielile pentru reprogramarea ulterioară a căilor robotului sunt de asemenea micșorate, deoarece robotul poate corecta singur traseul rostului de sudare. Astfel, se reduc costurile de producție. Sistemele de asistență de la Fronius utilizează sârma pentru sudare atât ca senzor, cât și ca material de adaos. Prin aceasta, utilizatorii reduc costuri dar și lucrările de întreținere ale componentelor hardware pentru senzori, eliminând astfel orice limitare a accesului la piese.
