Valk Welding: 1997

Firmaet ACV fra Ruisbroek, fremstiller af varmeinstallationer og boilere til industriel brug, har for nylig fået et automatisk robot svejse system til at svejse en ’familie’ af disse varme vekslere. Installationen blev udført af den "royale leverandør" af svejse robotter, Valk Welding, som senest allerede har leveret mange forskellige svejserobotter.

For kritisk til manuelt arbejde
Svejsning af varme vekslere er et kritisk arbejde, fordi det involverer RVS produkter, og dette er hovedsagelig gjort manuelt. Disse typer af varme vekslere har stump svejsninger mellem flad plade og flere rør. Væg tykkelsen på plade og rør er 1.5 mm. Efter svejsning, må det hele være 100% tætheds afprøvet. Formen på varmevekslerne giver andre problemer. Svejseren må også bruge en forlænget brænder, og har begrænset udsyn under svejsningen. Han kan ikke få hovedet ind mellem rørene for derved at få bedre udsyn til den anden side. Sidst men ikke mindst, vil austenitisk stål deformere under svejsningen. For at få en søm tæt svejsning, må den være med så få stop som muligt. Derfor er manuel svejsning ekstremt mandskabs krævende.

Den eneste vej til at løse et sådant svejse problem med garanti for kvalitet, er automation med en svejse robot. Nem betjening på installationen var et af ønskerne. Da ACV allerede havde flere Panasonic svejse robot installationer, var det indlysende at fortsætte med Valk Welding på dette system. Resultatet er kombineret robot manipulator system. Varmevekslerne er monteret i et gaffellignende værktøj med 4 fikserings punkter. Værktøjet er monteret på en to akset manipulator som giver robotten de optimale vinkler for brænderen hele tiden. Disse to akser er komplet integreret i kontrollen af de seks akser der er i svejse robotten, via den såkaldte "Harmoniser" software. Med denne software, og de i alt 8 akser, svejserobot og manipulator,  kontrolleres hele systemet til optimale positioner med et minimum af manipulations tid. Denne integration reducerer programmeringens tiden.

Opspænd og tryk på knappen
En robot arbejder med en repetitions nøjagtighed på ± 0.1 mm, så for at opnå en høj kvalitet, er en høj akkuratesse I positioneringen vigtig. Og her trykker skoen. For at opsætte en punktsvejset varmeveksler I et værktøj, er ikke særlig præcist. Repetitions nøjagtighed I værktøjet kan kun udtrykkes I hele millimeter.  Installationen skal også svejse forskellige typer indenfor den samme familie. (ens varmevekslere med flere mindre rør, eller med forskellig størrelse) ydermere ønsker firmaet en installation hvor operatøren fikserer varmevekslerne, og trykker på knappen, hvorefter robotten svejser fejlfrit.

Disse parametre kunne opnås ved at udstyre robotten med en fugesøger. Først vil robotten bruge gasdysen til at ’føle’ emnet. Gaskoppen på brænderen virker som en sensor, en konstant strøm på 24 V, hvorved lokaliserings programmerne kan udføres. Robotten kører med maks. Hastighed til 10 mm over emnet, hvor der er et reference punkt. Derfra ’føler’ den med en hastighed på 1 m/sek. Når sensoren rører metal, aktiveres 24 V-signalet. Disse data er gemt i en buffer, og bliver sammenlignet med program typerne, med det resultat at den enkelte varmeveksler genkendes i crontrolleren. Samtidig videregives information om hvor positionen er på emnet, hvorefter der skiftes I programmet til den aktuelle position og referencepunkt.

Optimeringen af svejsningen
Som før nævnt, vil produktet deformere stærkt gennem svejsningen. Og da en høj kvalitet er påkrævet, må en form for måling være en nødvendighed. Det mest elementære system blev valgt: lysbue kontrolleret svejse styring. Robotten vil hele tiden måle lysbue modstanden, og justerer derefter således at denne modstand er et minimum. Deformations problemet med et special værktøj vil være for dyrt, og svejsningen vil ikke kunne gøres I kun en opspænding.

Denne konstante måling af lysbuen bruges også til at styre svejse processen. Når lysbue presset mellem to pulser, falder til under et bestemt niveau, vil kontrollen generere en ekstra "dip-puls" hvorefter tråden vil udskille fine dråber. Dette er for at undgå at svejsningen kommer i den uheldige kortbue, med deraf mere sprøjt og større risiko for forskellige fejl.). Denne proces er udviklet i Japan af Panasonic, og kendt som "Dip-Pulse" MIG-svejsning. Det er kun brugt på Panasonic svejsemaskiner, for at gøre disse maskiner bedre egnet til tynd vægget rustfrit stål og aluminiums produkter. På denne måde kan MIG svejsning bruges på steder hvor TIG normalt bruges.
Med automatisk svejsning, er trådfremføringen og kraftkilden lige betydnings fulde for at udføre en stabil lysbue. Forskellige fabrikater anbefaler push-pull (der er også en trække effekt I selve smeltebadet). Selvom RVS-tråden er relativ blød og modtagelig for uregelmæssigheder, har Valk Welding alligevel valgt et normalt, og teknisk ukompliceret men mere robust trådfremføring, på denne installation, fordi den samme effekt kan opnås som med push-pull. Der bruges computerstyret 4 hjuls træk, kontrolleret af strømkilden. Og fordi tråd distancen mellem spole og brænder blev holdt under 1.5 m. afhængig af programmets svejseparametre, kan opstarts trådfremføringen, justeres til en optimal start. 

Performance
Performance på denne robot installation, er opnået ved, et total I den samlede kvalitet, leveret indenfor automation. En type af svejsningerne der udføres på denne robot, varer 55 min. Hvis den samme svejsning skulle udføres i hånden ville den tage 3 til 4 timer. Enhver operatør, selv uden oplæring, kan fjerne og ilægge disse varmevekslere, og starte robotten. Slut resultatet er et perfekt svejst emne. Det siger sig selv at tilbage betalings tiden er ekstremt kort. Med manuel svejsning kan kvaliteten ikke garanteres, og en fejlfri produktion er I dette tilfælde essentiel, for at beholde det gode omdømme på markedet. 

(Kilde:professional supplement Technisch Management Sept. 1997)