FINDEN FOLGEN FÜLLEN EINSATZ VON SENSORSYSTEMEN BEI ROBOTERGESTÜTZTEN SCHWEISSPROZESSEN

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1 FINDEN FOLGEN FÜLLEN EINSATZ VON SENSORSYSTEMEN BEI ROBOTERGESTÜTZTEN SCHWEISSPROZESSEN igm 1

2 EINLEITUNG INHALT > TOP 1 EINLEITUNG > TOP 2 GRÜNDE FÜR SENSOREINSATZ > TOP 3 EINTEILUNG DER SENSOREN > TOP 4 BAUARTEN UND EINSATZZWECK > TOP 5 ANWENDUNGSBEISPIELE > TOP 6 ZUSAMMENFASSUNG igm 2

3 EINLEITUNG HEADQUARTER igm Zentrale Wiener Neudorf > Konzernzentrale > Verwaltungszentrale > Internationaler Verkauf > Forschung & Entwicklung > Schulungszentrum > Internationaler Service igm 3

4 EINLEITUNG AUFGABE DER SENSORIK Robotergestütztes Schweißen von Bauteilen > Erfassung von - Nahtanfang - Nahtende - Nahtverlauf - Nahtgeometrie > notwendig für konstante, reproduzierbare, hohe Qualität der Schweißung igm 4

5 EINLEITUNG AUFGABE DER SENSORIK Roboter-Schrittprogramm beim Lichtbogenschweißen > nur Bewegungsablauf ohne Berührung des Werkstücks > Lichtbogen wird nur dann gezündet werden, wenn sich die Werkstückoberfläche im geplanten Abstand befindet. Aufgabe der Sensorik > Koppeln des Werkstücks an den Roboter > Gewährleitung eines sicheren Prozessablaufs igm 5

6 GRÜNDE WERKSTÜCKE > Wo liegt das Werkstück? -> Erkennung von Lagetoleranzen > Ist es das richtige Werkstück? -> Vermessung von Prüfpunkten > Wie sieht das Werkstück aus? -> Formabweichungen, Verschleiß > Wo befindet sich die Naht? -> Erkennung von Nahtanfang und Nahtende igm 6

7 GRÜNDE BEARBEITUNG Erkennung von Form- und Lageabweichungen während der Bearbeitung durch Sensoreinsatz: > Wie verläuft die Naht? -> Wärmeverzug, Lage der Schweißfuge ändert sich > Wie verläuft der Spalt? -> kontinuierliche Spaltvermessung -> adaptive Parameterregelung für konstante Füllung igm 7

8 EINTEILUNG EINSATZZWECK Erkennen: > Lage von Oberflächen > Lage von Ecken > Spaltvermessung Methode: > 3D-Vermessung in einer oder mehreren Suchfahrten igm 8

9 EINTEILUNG EINSATZZWECK Verfolgen: > Verlauf von Nähten > Verlauf von Spalten > Verlauf von Kanten Methode: > Online-Korrektur igm 9

10 EINTEILUNG AUFBAU Interne Sensoren: > Eingebaut in Mechanik > Softwarefunktion Externe Sensoren: > Anbau an Roboterarme (Störkontur) igm 10

11 BAUARTEN GASDÜSENSUCHEN > Gasdüse selbst als Sensor > Beim Kontakt mit dem Werkstück entsteht ein Kurzschluss, der ausgewertet werden kann > Suchfahrt vor dem eigentlichen Prozesses igm 11

12 BAUARTEN GASDÜSENSUCHEN Vermessung > 3D-Vermessung > Erkennung von Oberflächen Programmverschiebung > Linearverschiebung > 3D Translation > 3D Rotation igm 12

13 BAUARTEN LICHTBOGENNAHTSUCHEN > Pendelbewegung des Schweißbrenners quer zur Schweißfuge > Änderungen des Kontaktrohrabstandes > Änderung der Lichtbogenlänge und des freien Drahtendes > Auswertung der Strom- und Spannungswerte an der rechten und linken Nahtflanke > Korrekturbewegung lassen sich berechnen igm 13

14 BAUARTEN LICHTBOGENNAHTSUCHEN Vorteil > kein zusätzliches Gerät am Schweißbrenner > Zugänglichkeit bleibt erhalten > Messung immer im TCP > keine Umorientierung der Roboterhand Nachteil > funktioniert nicht bei Alu igm 14

15 BAUARTEN LASER-ABSTANDSSENSOR > Sensor verfährt quer über die zu suchende Naht > Während der Suchfahrt wird Bild analysiert Roboter Suchfahrt > Störeinflüsse werden ausgefiltert > Programmverschiebung > Auch im Dünnblechbereich anwendbar igm 15

16 BAUARTEN LASER-KAMERA > berührungsfreie Nahtverfolgung während der Schweißung > Erkennen von Anfangs- und Endpunkt der Naht > Berücksichtigung der Heftpunkte > Echtzeitvermessung der Nahtgeometrie (Spalt, Ebenheit, Querschnitt, Volumen) > Adaptive Regelung der Parameter Geschwindigkeit, Drahtvorschub, Strom, Pendelbreite (Decklagen) > Prozessüberwachung durch Fehlermeldungen bei wesentlichen Abweichungen der Geometrie igm 16

17 BAUARTEN LASER-KAMERA > Bei komplexen Nahtverfolgungsproblemen > Bei veränderlicher Nahtgeometrie (Spalt) > Bei komplizierten Nahtformen > Wenn Nahtfüllen sichergestellt sein muss > Zur Reduzierung der Suchfahrten igm 17

18 ANWENDUNG VERSCHLEISSMESSUNG Horn (Zahnflanke) Flachschaken (Gelenke der Eimerkette) Verbindungsschweißen Auftragsschweißen Geforderte Kapazität: 300 Turas-Ecken / Jahr igm 18

19 ANWENDUNG VERSCHLEISSMESSUNG Lasersensor igm 19

20 ANWENDUNG VERSCHLEISSMESSUNG > Exakte Ermittlung der Werkstücklage > Automatische Messung des Verschleißabtrag durch den Parametervergleich mit dem Sollzustand > Verschleißtiefe: 1 bis 6 cm -> max. 6 x 3 Lagen > Mehrere Programme für bestimmte Abtragstufen sind in der Robotersteuerung hinterlegt > Auswahl aus Schweißnahtbibliothek nach Messergebnis igm 20

21 ANWENDUNG VERSCHLEISSMESSUNG Verbindungsschweißen der neuen Horne Auftragschweißen an den Verschleißbereichen der Flachschaken igm 21

22 ANWENDUNG VERSCHLEISSMESSUNG Einbaufertiger Teil nach dem händischen Schleifen igm 22

23 ANWENDUNG RUNDNAHTSCHWEISSUNG Gittermast-Eckstielrohre igm 23

24 ANWENDUNG RUNDNAHTSCHWEISSUNG > Rohrdurchmesser mm > Werkstoff: Rohr: Feinkornbaustahl 890 Finger / Gabel: vergüteter Stahlguss igm 24

25 ANWENDUNG RUNDNAHTSCHWEISSUNG Ablauf Scannen-Schweißen > Scannen -> Schweißen Wurzel > Sichtprüfung > Ausschleifen von Kerben > Scannen -> Schweißen Lage 1 > Scannen -> Schweißen Lage 2 > Scannen -> Schweißen Lagen 3+4 > Scannen -> Schweißen Decklagen igm 25

26 ANWENDUNG RUNDNAHTSCHWEISSUNG > Konstantes Ergebnis unabhängig von Spalttoleranzen > Manuelle Zwischenarbeiten explizit geplant > Bedienmann ständig eingebunden > Zeiteinsparung 64%, Schweißverzug nur 1 mm igm 26

27 ZUSAMMENFASSUNG > Vorstellung unterschiedlicher Typen von Sensoren > Diskussion von Einsatzbereichen > Beeinflussung der Roboterbewegung und Prozessparameter > Beispiele für industriellen Einsatz igm 27