Zehn Pluspunkte

SCHWEISSEN - Seinen Ruf, eines der innovativsten Unternehmen beim Roboterschweißen zu sein, stellt die Panasonic Factory Solutions Europe einmal mehr mit dem neuen System TAWERS (The Arc Welding Robot System) unter Beweis.

23. August 2005

Tawers beinhaltet nach Auskunft von Panasonic zehn wichtige Produktivitäts- und Qualitäts-Weiterentwicklungen. Basierend auf der in Tawers enthaltenen »Fusions-Technologie« ist die Robotersteuerung mit der Schweißstromquellensteuerung »verschmolzen«. Alle Steuerungsfunktionen wie Datenverarbeitung und Programmierabfolge für die Schweißstromquelle, die Drahtzuführung und den Roboter sind auf einer 64-Bit-CPU-Platine vereint. Diese Technologie ermöglicht einen um 250 Prozent schnelleren Datentransfer als bisher und beseitigt nahezu jede Verzögerung des Informationsflusses zwischen den einzelnen Komponenten. Das Resultat: zehn spezielle Funktionen zur Qualitäts- und Produktivitätssteigerung. Fünf davon sollen etwas näher erläutert werden:

¦ SP-MAG,

¦ Arc Lift Start und Ende,

¦ automatische Drahtabstands-Kontrolle,

¦ Lichtbogen-Datenüberwachung,

¦ Kollisionserkennung. SP-MAG ist ein neuer, nahezu spritzerfreier Kurzlichtbogen, der aufgrund dieser Eigenschaft vergleichbar mit dem Puls-MAG-Schweißen ist. Die Vorteile für den Anwender sind:

¦ durchgehend hohe Schweißqualität,

¦ nahezu spritzerfreier Prozeß,

¦ bessere Überbrückung von Spalten,

¦ verbesserter Schmelzbadfluß,

¦ geringe Wärmezufuhr und

¦ hohe Oberflächenqualität.

Das SP-MAG System enthält einen zweiten Schaltkreis und eine extrem schnelle 100-kHz-Inverter-Stromquelle mit einem 10-µs-Regelkreis. Ein besonderer Punkt ist die geringere Wärmezufuhr durch die viel höhere Frequenz der Kurzschlüsse bei gleicher Stromstärke, was damit den späteren Verzug und die Nacharbeit minimiert. Arc Lift Start und Ende ist eine innovative Lichtbogen-Start- und Stoptechnik, die von spezieller Bedeutung beim Heftschweißen in der Großserienfertigung ist, wie sie zum Beispiel in der Automobil-Industrie praktiziert wird. Wenn der Draht sich dem Schweißmaterial nähert und einen Lichtbogen auslöst, ist dies das Signal für »Strom erkannt «. In diesem Moment bewegt der Roboter sich nach oben weg vom Schweißmaterial in den neuen »lift start«-Modus. Der Lichtbogen wird dann über die Spannung gestartet und nicht durch den sonst üblichen Stromstärkenanstieg, der die Kontaktspitzen verschleißen läßt und viele Spritzer beim Lichtbogenstart verursacht. Diese neue Technologie verlängert die Lebensdauer der Kontaktspitzen, was somit zur Erhöhung der Produktivität bei gleichzeitiger Reduktion der Betriebsmittelkosten und der Arbeitszeit beiträgt. Mit der herkömmlichen Technologie gab es immer das Risiko des Zurückbrennens des Lichtbogens zur Kontaktspitze oder ein Festbrennen im Schweißkrater, wenn der Lichtbogen abgeschaltet wurde, um einen Krater zu formen. Die Folge: signifikante Verzögerungen der Produktion. Das Roboterschweißsystem Tawers weiß, wann der Lichtbogen startet oder endet und zieht sich vom Krater zurück. Das bewahrt die optimale Gestalt des Drahtendes für spätere Lichtbogen- Starts und beseitigt das Risiko des Zurückbrennens. Ein weiteres Feature ist die automatische Draht-Abstandskontrolle: Aufgrund der enorm schnellen Datenverarbeitung erkennt Tawers selbst kleinste Abweichungen des Drahtabstandes vom Soll. Ergeht eine solche Information an die Robotersteuerung, gleicht sie die Höhe des Roboterarmes automatisch an, um wieder den richtigen Drahtabstand und die richtigen Lichtbogeneigenschaften zu erzielen. Dies stellt auch ein optimales Aussehen der Schweißnaht sicher und garantiert fast vollständige Spritzerfreiheit. In Roboterschweißsystemen ohne Nahtverfolgung wird der Drahtabstand nicht genau kontrolliert. Da dieser den Schweißwiderstand verändert und außerdem die Dynamik des Lichtbogens, sind die Ergebnisse unregelmäßiger Schweißstrom, Schweißaussehen und Einbrandtiefe sowie übermäßig viele Spritzer. Die integrierte Schweißdatenüberwachung bietet zwei optionale Ebenen der Datenmessung: Die erste Option mißt die Standard-Schweißparameter wie Stromstärke, Spannung und Drahtvorschubgeschwindigkeit und vergleicht diese mit den voreingestellten Minimal- und Maximal-Vorgaben. Im Falle einer Abweichung, die bei kostenintensiven Schweißaufgaben die Verschrottung des Bauteils zur Folge hätte, wird ein Alarmsignal (optisch und/oder akustisch) ausgelöst, damit der Bediener den Prozeß stoppt. Zusätzlich kann eine Protokolldatei erstellt werden, welche die Daten des Schweißprozesses und Programmparameter zur späteren Analyse speichert. Die zweite Option bietet eine technisch ausgereifte Analyse des Schweißprozesses. Dabei wird, dank der Verbindung mit dem Tawers-100-kHz-Hochfrequenz- Inverter, die Lichtbogen-Wellenform in 5 ms Scan-Zeit dokumentiert und gespeichert. Diese Daten können mit Programm-Einstellungen kombiniert werden und bieten zahlreiche Analyse- Möglichkeiten: Schweiß- und Qualitätsingenieure können beispielsweise den Schweißprozeß vor der Umsetzung entwickeln und optimieren und ihn während der Produktion überwachen. Die Tawers-Überwachungstechnologie macht Sensoren, Datenmonitore und Sensorkabel überflüssig sowie die Installation dieses komplexen Equipments am Ort der Überwachung. Damit fallen keine Investitionen in zusätzliche Kontrollmechnismen an. So hilfreich Überwachungssysteme auch sein mögen, so »kranken« sie zwangsläufig am Unvermögen des Roboterschweißsystems, mit ausreichender Geschwindigkeit und Gewandtheit zu agieren. Als ein Resultat der Fusionstechnologie von Robotersteuerung mit der Schweißstromquellen-Steuerung entspricht die neue Tawers-Technologie den Echt-Zeit-Anforderungen der Hightech-Industrie nach verbesserter Qualität und besserer Produktivität beim Schweißen schwieriger Bauteile wie beispielsweise Armaturenträger, Sitzsysteme, Fahrzeugrahmen und leichte Struktur-Bauteile. Zu den vielen Aufgaben, die Schweißingenieur und Roboterbediener haben, gehört auch, zu wissen, ob das System wirklich nach korrekten Spezifikationen arbeitet. Falls zum Beispiel der benötigte Stromstärkenbereich auf 120 bis 125 A gelegt wurde, ist es in der Praxis vorgekommen, daß Überwachungssysteme kleine Abweichungen nach oben oder unten von dem vorgegebenen Wert festgestellt haben. Die Ursache für einen Teil der Datenstreuung liegt in Veränderungen des Roboters, der Schweißstromquelle oder der Drahtzuführung. Erfahrungen haben gezeigt, daß viele Bediener die Minimal-/Maximal-Einstellungen weiter wählen, um die Schwankungen besser tolerieren zu können, aber zugleich auch den Nutzen der Überwachung minimieren. Mit Tawers werden die dynamischen Schweißparameter durch die sehr schnellen selbstkorrigierenden Steuerungen im Roboter, der Stromquelle, dem Steuergerät und dem Drahtzuführsystem in sehr engen Grenzen gehalten. Dadurch bietet das System einen engeren Korridor von Parametereinstellungen sowie die Möglichkeit den Schweißprozeß besser zu überwachen.

Stefan Klein, Panasonic

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2005