Synchroweld, der innovative Regelmechanismus für eine konstante

Synchroweld, der innovative Regelmechanismus für eine konstante Streckenenergie, findet seine
Anwendung beim Verschweissen von Konturteilen, hochfesten Feinkorn- und Duplexstählen und beim
wärmereduzierten Schweissen von Dünnblechen.
Dokument-Nr.: DOC-0119DE | Revision: sks0110.de.1.a.ms
Eine Entwicklung von SKS Welding Systems und MOTOMAN robotec
Synchroweld – Die perfekte
Interaktion von Roboter und
Schweissanlage
SKS Welding Systems und MOTOMAN robotec haben zusammen die innovative Systemlösung Synchroweld entwickelt. Diese neue
Regelmethode ist die Antwort auf die Forderung der Automobil- und Zulieferindustrie nach noch zuverlässigeren Schweißprozessen.
Synchroweld verbindet die Schweißanlage und den Roboter zu einer prozesstechnischen Einheit.
Diese Verbindung wird möglich, weil der Schweißmaschine durch Synchroweld zum ersten Mal die tatsächliche Schweißgeschwindigkeit, also die TCP-Geschwindigkeit des Roboters und seiner externen Achsen, bekannt ist. Die Geschwindigkeitsinformation wird nun
direkt in der Schweißmaschinensteuerung verarbeitet. Mit Synchroweld eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Schweißprozess.
Vorteile Synchroweld
Optimale Schweißergebnisse mit konstantem Einbrand und gleicher Nahtoptik an allen
Punkten der Schweißnaht (auch an Umorientierungspunkten des Brenners)
Konstante Streckenenergie – die eingebrachte Energie pro Längeneinheit ist während
des Schweißens konstant
Prozessoptimierung – durch die Visualisierung der tatsächlichen TCP-Geschwindigkeit
in den Messwerten, kann ein Prozess stets optimiert werden
Arbeitserleichterung und Zeitersparnis – auch für komplizierte Nahtgeometrien wird nur
ein Schweißprogramm und eine Schweißgeschwindigkeitsvorgabe benötigt
Schweißdatendokumentation – neben den Sollvorgaben werden auch die Istwerte und
die tatsächliche Schweißgeschwindigkeit dokumentiert
RWDE-Monitor – alle relevanten Werte werden auf der MOTOMAN Teachbox angezeigt
Konstante
Streckenenergie
Streckenenergie =
Spannung x Strom
Schweißgeschwindigkeit
E=
UxI
v
In den meisten Anwendungsgebieten der Zulieferindustrie ist die Streckenenergie bisher keine zu betrachtende Größe gewesen.
Mit Zunahme der Feinkornstähle, der Duplexstähle, der hochfesten Stähle im Achsenbereich und im höheren Temperaturbereich von
Abgasanlagen aber auch bei Dünnblechen wird die Streckenenergie eine wichtige Kenngröße. Die Streckenenergie beschreibt den
Energieeintrag pro Längeneinheit in ein Bauteil – oder konkreter: den Wärmeeintrag in ein Bauteil.
Mit Synchroweld können wir die Steckenenergie konstant halten und erzeugen so einen gleichmäßigen Wärmeeintrag in das
Bauteil. Generell bietet Synchroweld die Vorteile von geringerem Verzug und geringeren Gefügeveränderungen auch bei der StandardSchweißanwendung.
Anzeige der Streckenenergie im System…
2 … im Display Q8p Schweißprozess-
steuerung
1
… im RWDE-Monitor in der
MOTOMAN-Teachbox
3 … in der Q8 Tool Software
1
Permanente Anzeige der Streckenenergie im RWDE-Monitor der MOTOMAN-Teachbox.
2
Permanente Anzeige der Streckenenergie in der Q8p-Steuerung in Joule pro mm bzw. Joule pro cm.
3
Anzeige der Streckenenergie in der Messwertaufzeichnung (also in den tatsächlichen Schweißwerten)
der Q8 Tool Software.
Schweissen ohne Synchroweld
3
1
2
4
5
Grundwerkstoff = 1.4301
Schweißzusatz = 1.4370
1
2
4
5
Schutzgas = 97,5 % Ar, 2,5 % CO2
Schliffbilder von den Umorientierungs-
Blechstärke t = 1,5 mm
punkten des Roboters
Schweißgeschw. v = 2,2 m/min
Schweißen ohne Synchroweld: Die Schliffbilder 1 / 2 / 4 und 5 sind der oben gezeigten Kehlnaht an den Umorientierungspunkten des
Roboters entnommen. An diesen vier Punkten ist der Einbrand am stärksten und zeigt sogar einen Durchbrand bis auf das Werkzeug.
Im Bereich der Brennerumorientierung passt der Roboter seine Geschwindigkeit an und wird in den scharfen Kurven langsamer. Die
Schweißparameter der Schweißanlage bleiben allerdings konstant. So kommt an diesen 4 Stellen zuviel Energie in das Bauteil, welche
das ungleiche Nahtbild bzw. den Durchbrand verursacht. Für diese Problemstellen mussten bisher Schweißparameter und die dazugehörigen Schweißgeschwindigkeiten aufwendig ermittelt werden. Genau an diesen Punkten setzt Synchroweld sein Optimierungspotential ein (Vergleich: Schliffbilder rechte S.).
Schweissen mit Synchroweld
Optimales Schweißergebnis
3
1
2
4
5
Grundwerkstoff = 1.4301
Schweißzusatz = 1.4370
1
2
3
4
5
Schutzgas = 97,5 % Ar, 2,5 % CO2
Synchroweld Schliffbilder
Blechstärke t = 1,5 mm
mit homogenem Nahtbild und
Schweißgeschw. v = 2,2 m/min
konstantem Einbrand
Schweißen mit Synchroweld: Die Schweißparameter werden automatisch an die tatsächliche TCP-Geschwindigkeit des Roboters bzw.
des Gesamtsystems, bestehend aus Roboter und externen Achsen, angepasst. Verlangsamt der Roboter an den Umorientierungspunkten oder in engen Kurven seine Geschwindigkeit, werden die Schweißparameter zeitgleich synchronisiert.
Folge: Eine gleich bleibende Streckenenergie wird dem Bauteil zugeführt. Das Ergebnis ist ein homogener, konstanter Einbrand und
gleiche Nahtoptik an allen Punkten der Schweißnaht.
Verwaltung der Schweissgeschwindigkeit in
der Schweissmaschinensteuerung
Schweißgeschwindigkeitsvorgabe durch die Schweißmaschinensteuerung
Sollwerte
Die Schweißgeschwindigkeiten werden in dem Dokumentationsblatt der Q8 Tool Software angezeigt und gespeichert. Das bedeutet,
dass neben den Sollvorgaben auch die tatsächlichen Istwerte inklusive der Schweißgeschwindigkeit dokumentiert werden.
Bisher wurde die Schweißgeschwindigkeit ausschließlich im Roboterprogramm verwaltet. Mit Synchroweld wird die Schweißgeschwindigkeit zusammen mit den Schweißparametern in einem Datenblatt verwaltet. Die gesamte Dokumentation – die Sollwerte
und die Istwerte – werden bei einem vernetzten SKS Schweißsystem in so genannten Logfiles abgespeichert. Mittels Scanner
können den Logfiles Bauteilnummern zugeordnet werden. Somit können diese Daten auch für die Rückverfolgbarkeit (Traceability)
von Teilen eindeutig zugeordnet werden.
Arbeitserleichterung mit Synchroweld
Programmieren ohne Synchroweld
Programmieren mit Synchroweld
Bisher ging der Anwender bei der Programmierung einer
Synchroweld bedeutet eine erhebliche Arbeitserleich-
Schweißaufgabe wie folgt vor: Er wählte an verschie-
terung für den Anwender: Auch für komplizierte Naht-
denen Punkten (siehe oben) die jeweils optimale Schweiß-
geometrien wird nur ein Schweißprogramm und eine
geschwindigkeit, um über mehrere Testschweißungen
Schweißgeschwindigkeitsvorgabe benötigt.
den passenden Schweißparameter zu finden. Dieses
Die Programmierung einer Schweißaufgabe kann so
Prozedere ist sehr zeitaufwendig und verlangt ein großes
mit erheblicher Zeitersparnis durchgeführt werden.
Know-how des Anwenders.
Prozessoptimierung mit
Synchroweld
1
Drahtvorschubgeschwindigkeit
2
Spannung
3
Strom
4 Schweißgeschwindigkeit
1
5
Streckenenergie
2
3
4
5
Istwerte
Ein weiterer Synchroweld-Vorteil ist die Taktzeitreduzierung. In den aufgezeichneten Messwerten wird dem Anwender der
Geschwindigkeitsverlauf dargestellt. So kann an den Stellen einer Naht, an der Geschwindigkeitseinbrüche erkennbar sind, gezielt
nachprogrammiert und dadurch eine Geschwindigkeitserhöhung erreicht werden.
Prozessüberwachung
Regelnde Funktionen
Strom
Spannung
Drahtvorschubgeschwindigkeit
Netzspannung
Lichtbogenlänge (AutoComp)
Synergiekennlinie
Schweißstromüberwachung
Lichtbogenüberwachung
Zündstromüberwachung
Motorstromüberwachung
Schutzgasüberwachung
Schweißgeschwindigkeit
Streckenenergie
Überwachende Funktionen
Systemvoraussetzungen
Synchroweld
PF5 Drahtvorschubeinheit
LSQ5 Stromquelle
Q8p Steuerung
Roboter
EA/SSA-,
HP/SSF-Serie
UNI5-C Serielles Interface
NX100 Robotersteuerung
Für den Einsatz von Synchroweld werden folgende Systemkomponenten benötigt:
MOTOMAN
SKS
Robotersteuerung: NX100
Stromquellen: LSQ3, LSQ5
Roboter: EA/SSA-, HP/SSF-Serie
Steuerungen: Q6pw, Q8p, Q8pt/w
Drahtvorschubeinheit: PF5
Interface: UNI5-C (RWDE-Protokoll)
Systemvoraussetzungen Synchroweld
Durch das RWDE-Protokoll können
bis zu 4 Schweißanlagen an einer
NX100-Robotersteuerung betrieben
werden. Die Schweißanlagen werden
auf der Teachbox visualisiert
(Welder A-D 1 siehe Bild rechte
Seite unten).
Serielle Schnittstelle UNI5-C
Serielle Kommunikation zwischen der MOTOMAN Robotersteuerung NX100 und dem
SKS Interface UNI5-C per RWDE-Protokoll. RWDE-Protokoll (Robot Welder Data Exchange):
Datenaustausch von Soll- und Istwerten
in Echtzeit
Optional I/O
Serielle Schnittstelle
zur NX100- Robotersteuerung
SPW-Bus: Anschluss
Schweißmaschine
Systemvoraussetzungen Synchroweld
1
RWDE-Monitor
2
3
4
5
1
Bis zu 4 Schweißsysteme
2
Anzeige der Istwerte
3
Synchroweld AN / AUS
4
Streckenenergie
5
Alarmmeldung im Klartext
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Jászberényi ùt 4
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Fax +36-53/380-582
Fazit Synchroweld
Optimales Schweissergebnis
Konstante Streckenenergie
Arbeitserleichterung/Zeitersparnis
Prozessoptimierung/Taktzeitreduzierung
Dokumentation der tatsächlichen
TCP-Geschwindigkeit
SKS Welding Systems GmbH | Austrasse 2a | 66849 Landstuhl | Tel. +49(0)6371/9267-0 | Fax +49(0)6371/9267-19
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