Punt voor punt

Automobielindustrie: elektrodenfrezen voor lastangen

Een klantspecifieke oplossing bij Volvo in Zweden laat zien hoe het puntlassen sneller en veiliger wordt. De ingrediënten voor deze Zweedse snack: elektrische aandrijftechniek en vision-camera's van Festo, aangesloten op het CPX-automatiseringsplatform. Dit betekent: meer veiligheid voor de plaatdelen van een Volvo-carrosserie, maar ook voor de installatie-operators.

Verscholen in een schilderachtig landschap tussen de meren en omgeven door bossen ligt het stadje Olofström in het zuiden van Zweden – op ongeveer twee uur afstand van het internationale luchtverkeersknooppunt van Kopenhagen. Hier, ver weg van de industriële centra van Stockholm, Göteborg en Malmö, ligt de belangrijkste carrosseriefabriek van de Volvo Groep, rijk aan traditie. In de 18e en 19e eeuw produceerde de fabriek – toen nog niet onder de merknaam Volvo – voornamelijk smeedijzer en halffabrikaten zoals ijzeren staven en ijzeren platen. Sinds 1927 worden in Olofström carrosserieonderdelen voor alle Volvo-modellen geproduceerd.
Vandaag rijden vijf treinen met 280 containers vol carrosserieonderdelen dagelijks van Olofström naar de montagefabrieken van Volvo in Göteborg en het Belgische Gent, waar ze tot complete carrosserieën worden geassembleerd. Dit komt overeen met een jaarlijks volume van 50 miljoen carrosseriedelen.

Competentie in puntlassen

“Het meeste wat je op een Volvo ziet, komt uit Olofström”, vertelt Leif Winberg, installatie-ingenieur voor weerstandslassen in de Volvo-fabriek in Olofström. Het gaat hierbij om dragende carrosserieonderdelen zoals de A-, B- of C-stijl, de bumperversterking, de voorste zijliggers, zijdelingse impactbalken, dwarsliggers of dakboog en dakreling, maar ook portieren en lijsten. Allemaal in verschillende uitvoeringen voor de verschillende automodellen, van de compacte V40 tot de S60-limousines en de grote SUV onder de afkorting XC90.

Weerstandslassen speelt een spreekwoordelijke sleutelrol in de carrosseriebouw, omdat correct gelaste plaatdelen bijdragen aan de passieve veiligheid van een auto. Grote productiviteitspotentiëlen liggen in het elektrodenfrezen tijdens het lasproces. De elektroden van een lastang worden bij het instellen van een laspunt steeds boller en moeten daarom na ongeveer 150 laspunten worden gefreesd om weer nauwkeurige laspunten in te stellen. “Elektrodenfrezen werkt volgens hetzelfde principe als het slijpen van een stomp potlood”, legt lasexpert Winberg uit.

Gemeenschappelijke ontwikkeling

“In de afgelopen jaren hebben we oplossingen gevonden die ons in staat hebben gesteld om de cyclustijden van het elektrodenfrezen met veel meer dan de helft te verkorten”, vervolgt Winberg. “Ook hier wordt de veiligheid niet verwaarloosd, want de operators van de installatie hoeven na het frezen niet meer in de robotcellen te stappen om de elektroden in de juiste positie van de laspunt te brengen”, voegt Leif Lindahl, Business Development Manager Automotive bij Festo Zweden, eraan toe.

Voor statische lastanginstallaties ontwikkelde Festo een klantspecifieke zwenkarm volgens de specificaties van Volvo en ABB, die de elektrodenfreesmachine, de zogenaamde puntlasser, na 150 ingestelde laspunten naar de elektroden voert. De zwenkarm werkt met nauwkeurig positionerende elektrocilinders van het type DNCE. Dankzij de vrij programmeerbare posities kan de elektrocilinder flexibel en soepel worden verplaatst en versnelt. Het complete elektrische pakket dat Festo klaar voor installatie levert, bestaat uit de EMMS-stappenmotor en de CMMS-motorcontroller. De motorcontrollers zijn met het automatiseringsplatform CPX veilig geïntegreerd in de schakelkast . De CPX communiceert via Profinet met de motorcontrollers en met het overkoepelende besturingssysteem van de robotinstallatie.

Cameragestuurd elektrodenfrezen

Voor de lastangen van de ABB-knikarmrobots zijn geen beweegbare puntlassers nodig. De robots kunnen hun elektroden na 150 laspunten onafhankelijk van elkaar naar de elektrodenfrees leiden. Deze bewegingsvrijheid van de lastangen opent geheel nieuwe horizonten. In een eerste stap voert de knikarmrobot het lastang naar de puntlasser. Deze bewerkt de elektroden. In de volgende stap zwaait de robot zijn elektroden voor de lens van Festo's SBO...-Q-kwaliteitscamera. “De camera maakt een foto en voorziet het robotsysteem van alle benodigde gegevens om de elektroden weer in de juiste positie te brengen voor het lassen van de volgende platen”, zegt Winberg. “Ook de integratie en de eenvoudige inbedrijfstelling via de parametrering is gemakkelijk. Niet alleen het sensorsysteem voor het verzamelen van beeldgegevens, maar ook de complete evaluatie-elektronica en de interfaces ( ethernet/CAN) voor de communicatie met hogere besturingssystemen (PLC) zijn al in het systeem geïntegreerd. Het camerasysteem zelf is verborgen in een behuizing die net zo groot is als een melkverpakking van 1 liter.

Cyclustijden slechts nog een kwart

De foto geeft in fracties van een seconde gegevens over de oriëntatie van het contactoppervlak, de lengte en de hoek van de elektrode en het bevestigingspunt op de plaat. De camera geeft deze gegevens door aan de robotcontroller, die de robot bijstelt voor de volgende laspunten.

“Op deze manier konden we de cyclustijden voor het elektrisch frezen terugbrengen van 35 seconden naar slechts negen seconden”, zegt Winberg enthousiast over het nieuwe systeem. “Dit betekent dat we bijna de cyclustijd van een draaitafel van zes seconden bereiken.” Met 300 lasrobots in bedrijf in Olofström is dit weer een mijlpaal in de jacht op kortere cyclustijden en dus een hogere productiviteit.

Volvo Car Corporation

Olofström, Zweden

www.volvocars.com

Activiteiten: voertuigbouw

ABB AB

Västerås, Zweden

www.abb.se/robotics

Activiteitengebied: energietechniek, fabrieks- en procesautomatisering

  1. Dit artikel verscheen in het klantenmagazine van Festo trends in automation 1.2014
  2. Foto's: Volvo / BiMa Bild
Overzicht