Vízzáró inverterház hegesztése pakoló-hegesztő robotcellában

Az ausztriai Fronius Solar Energy az első naptól kezdve elsőként kezdte meg a napenergia hasznosítását. Az üzletág története 1992-ben kezdődött, és nagyon gyorsan fejlődésnek indult. Megalapítása után nem sokkal piacra került az első Fronius Sunrise inverter. Azóta a vállalat folyamatosan gyárt napelemes megoldásokat és további fejlesztéseket. A napenergia-rajongók víziója a “”24 órás napsütés”: egy olyan világ, amelyben az energia 100 százalékát megújuló energiahordozókból hasznosítják. A legújabb inverter a Tauro. A legújabb generációs Handling-to-Welding robothegesztő rendszerrel gyártott, körben szorosan hegesztett, kereskedelmi célú kültéri használatra szánt, minden időjárási körülménynek ellenáll.

A duplafalú, aktívan hűtött háznak köszönhetően a Tauro ideális kültéri használatra. Akár esőben, hőségben vagy közvetlen napfényben, az inverter minden időjárási körülménynek ellenáll, és 100 százalékos teljesítményt nyújt. A jövőorientált napenergia-szakértők által kifejlesztett készülék megfelel a nemzetközi IP65 védelmi fokozatnak. Az ilyen típusú csúcstechnológiás eszközök védettek az érintés, a bármilyen szögből érkező vízpermet és a por beszivárgása ellen. “A különböző lemezvastagságok miatt az alumíniumház hegesztésénél hatalmas kihívások merültek fel” – magyarázza Jasmin Gross, Fronius Solar Energy. “A Fronius Welding Automation céggel tökéletes partnerünk van házon belül”.

Első lépés a szimuláció

Az invertert az ausztriai Sattledtben gyártják. A ház és a lengőajtók hegesztése a legkorszerűbb “Handling-to-Welding” robothegesztő cellában történik, amelyet kifejezetten erre a feladatra fejlesztettek ki. “Minden robotmozgást és hegesztési szekvenciát offline programozunk és szimulálunk a Fronius Pathfinderrel, azaz a rendszertől távol, egy digitális ikerprogramon” – magyarázza Anton Leithenmair, a hegesztési automatizálás vezetője. “Ez lehetővé teszi számunkra, hogy előre felismerjük az esetleges zavaró kontúrokat. Ugyanez vonatkozik a tengelyhatárok és a pisztoly pozíciójára is. Itt is korán be tudunk avatkozni, anélkül, hogy meg kellene várnunk az első hegesztési mintákat. Amint a hegesztési szekvenciák beprogramozásra kerültek, a Pathfinder továbbítja az adatokat a posztprocesszorba, ahol lefordítják azokat a Fanuc robot nyelvére. Ezáltal értékes időt és költségeket takaríthatunk meg. Az offline programozás több órával lerövidíti a robot betanítási folyamatát a hegesztőcellában!”

Munkafolyamatok percre pontos tervezése

A gyártás megkezdése előtt a Tauro kereskedelmi megrendeléseit egy vállalatirányítási rendszerben (ERP) hozzák létre. Ezek képezik az alapját az anyagi erőforrás-tervezésnek (MRP). Itt keletkezik a házakra és szárnyas ajtókra vonatkozó összes gyártási megrendelés. Ezután minden megrendeléshez gyártási dátumot rendelnek. Az ezt követő részletes tervezést a gyártás-végrehajtási rendszer (MES) végzi. Minden megrendelést percre pontosan megterveznek, hozzárendelnek egy szabad rendelési folyosóhoz, majd listáznak.”

Tökéletesen összehangolva: előzetes rögzítés, beállítás, hegesztés

Az eltérő lemezvastagságok miatt a duplafalú inverterház hegesztése kezdettől fogva különösen nagy kihívást jelentett. “Mielőtt az egyes lemezelemeket a robothegesztő cellában a szabványoknak megfelelően összeillesztjük, kézzel előhegesztjük őket. Ehhez a MAG-hegesztési eljárást használjuk. Már ebben a fázisban is precíz munkára van szükség” – mondja Christian Kraus, a lemezgyártás csoportvezetője. 

Miután a hegesztés befejeződött, és ezt a rendszer terminálján beírták, a központi rendszer vezérlése felszabadítja a következő lépést: a robothegesztést. A burkolatot most a beállító járműre helyezik, rögzítik és a zárba mozgatják. Ennek nyugtázása után a rendszer elindítja a következő munkát, és a pozicionálásért és hegesztésért felelős robotprogramot egy RFID (rádiófrekvenciás azonosító) chip segítségével választja ki a rögzítő eszközön.

“Függetlenül attól, hogy milyen alkatrészt helyezünk a zárba, az RFID-chip tudja, hogy melyik hegesztési programot kell használni” – teszi hozzá Kraus. “Még az is előfordulhat, hogy egy inverterházat helyezünk az egyes zárba, miközben a kettes zárban egy szárnyas ajtót hegesztünk az alkatrészadagoló segítségével. Az RFID-technológia használata lehetővé teszi számunkra, hogy az alkatrészeket teljesen függetlenül hegesszük az alakjuktól, méretüktől és mennyiségüktől. Legyen szó 1-es tételnagyságról vagy sorozatgyártásról – a Handling-to-Welding robothegesztő cellánk mindenre képes.”

Kifinomult robot- és hegesztési technológia 

Amint a hegesztési folyamat elindul, a Fanuc R-2000iD/210FH kezelőrobot átveszi az alkatrészt, és a hegesztőcellába vezeti. Az inverterház felemeléséhez gyakorlatilag nincs is szükség erőfeszítésre. A robot 2,6 méteres hatótávolsággal 210 kilogrammos teherbírással rendelkezik, miközben az alumínium ház a szorítószerkezettel együtt nem nyom többet 140 kilogrammnál. Miután a Tauro ház a hegesztőcellában van, a ház aljára tintasugaras nyomtatási technológiával egy adatmátrixkódot (DMC) nyomtatnak. Ez tartalmazza az egyes Tauro házak sorozatszámát. Ez kapcsolódik a WeldCube adatkezelő szoftver által a hegesztési folyamat során rögzített hegesztési adatokhoz. Így minden egyes hegesztés 100 százalékban nyomon követhető.

A DMC felvitele után kezdődik a tényleges hegesztési folyamat. Miközben a Fanuc ARC Mate 100iD hegesztőrobot végzi a munkáját, és 5,5 méter alumíniumlemezt köt össze összesen 96 hegesztéssel, a kezelőrobot pontosan a megfelelő pozícióba mozgatja a házakat. A hegesztések némelyike mindkét robot tökéletes, egyidejű mozgását igényli – ez a robothegesztés legfőbb művészete.

“A PMC Ripple Drive az előnyben részesített hegesztési eljárás” – magyarázza Leithenmair. “A PMC Ripple Drive lehetővé teszi a hőbevitel pontos beállítását, és tökéletesen alkalmas különböző vastagságú lemezek összeillesztésére.”

Gyönyörűen fodrozódó hegesztési varratok

Ha alaposabban megnézzük, a PMC Ripple Drive egyik fő jellemzője a ciklikus folyamatváltás a PMC és a fordított huzalmozgás között egy úgynevezett PushPull meghajtóegységen keresztül. A PMC módszer tökéletesen alkalmas az automatizált hegesztéshez, és sokkal gyorsabb, mint a TIG hegesztés. Ez az eljárás továbbra is ugyanolyan szépen hullámos, gyakorlatilag fröccsenésmentes hegesztési varratokat eredményez. 

Hozaganyagként 1,2 milliméter átmérőjű AlSi huzalt használnak, amelyet argon védőgázzal hegesztenek. A hegesztési eljárások, a huzal és a gáz mind szerepelnek a hegesztés dokumentációjában.

A 17,5 perces hegesztési ciklus végeztével a kezelőrobot az alkatrészt a zárba helyezi, és a hegesztőcella befejezési jelet küld a MES-rendszerbe. Amíg az egyik zár kiürül, a másik
megkezdheti a következő munkát.

Minden ellenőrzés alatt – megelőző karbantartás

A Manufacturing Execution System (MES) sokféle adatot kezel. A rendeléskezelésen kívül rögzíti a gépek állapotát, a ciklusidőket, a hibákat és az összes hegesztési munka befejezése után elvégzett vákuumvizsgálat értékeit is. A karbantartási intervallumok is meghatározhatók a MES segítségével. Ha például egy bizonyos hiba átlagosan 100 üzemóránként jelentkezik, akkor beállítható egy 99 órás karbantartási intervallum. A rendszeresen előre megtervezett karbantartási munkák meghosszabbítják a hegesztőberendezések élettartamát, és megelőzik a szükségtelen leállásokat.

A IP65 megköveteli a tökéletes hegesztési varratokat

Azt a nagyon kevés burkolati részletet, amelyet a robot nem tud befejezni, kézzel hegesztik meg. Az alumíniumhegesztéshez ebben az esetben egy speciálisan erre a célra kifejlesztett TIG-eljárást alkalmaznak. Miután minden hegesztési munka befejeződött, a hegesztési varratokat penetrációs vizsgálatnak vetik alá.

A hegesztési vizsgálat befejezése után minden jóváhagyott burkolat bekerül a Fronius által kifejezetten a Tauro számára kifejlesztett szivárgásvizsgáló rendszerbe. Ez 60 millibar vákuumot hoz létre az inverterház belsejében, amelyet egy pontosan meghatározott ideig fenn kell tartani. Ha a nyomás ez idő alatt 1,8 millibarnál kisebb mértékben csökken, a ház 100 százalékban szivárgásmentes, és megfelel az IP65 védelmi fokozatnak. 

A szivárgásvizsgálat sikeres elvégzése után az eredményt a WeldCube programban a sorozatszámmal együtt elmentik, és így a teljes nyomon követhetőség garantált. Az inverterház most már készen áll a porfestésre. A gyártási lánc végén, az összeszerelés után egy olyan inverter készült el, amely alkalmas nagy rendszerekhez, és minden időjárási körülménynek ellenáll.