Punto a punto

Settore automobilistico: ravvivatura degli elettrodi su pinze di saldatura

Che la saldatura a punti stia diventando sempre più rapida e sicura lo dimostra una soluzione specifica per i clienti usata da Volvo in Svezia. Gli ingredienti di questa formula sono la tecnica degli attuatori elettrici e le telecamere Festo, collegate alla piattaforma di automazione CPX. Ne consegue una maggiore sicurezza per le parti in lamiera della carrozzeria Volvo, ma anche per gli operatori.

Immersa in un paesaggio da cartolina, circondata da laghi e foreste, la cittadina di Olofström si trova nel sud della Svezia e dista circa due ore da Copenaghen, crocevia internazionale. Qui, lontano dai centri industriali di Stoccolma, Göteborg e Malmö, c'è la carrozzeria più tradizionale e più importante del gruppo Volvo. Nel XVIII e nel XIX secolo, la fabbrica (che all'epoca non faceva ancora parte del marchio Volvo) produceva soprattutto ferro battuto e semilavorati come barre di ferro e piastre di ferro. Dal 1927, ad Olofström vengono prodotti componenti della carrozzeria di tutti i modelli Volvo.
Oggi cinque treni al giorno con 280 container pieni di pezzi di carrozzeria vanno da Olofström allo stabilimento di montaggio della Volvo a Göteborg e proseguono fino a Gand, in Belgio, dove vengono assemblati per formare la carrozzeria completa. Vengono prodotti 50 milioni di pezzi di carrozzeria all'anno.

Competenza nella saldatura a punti

"La maggior parte di quel che si vede in una Volvo proviene da Olofström", spiega Leif Winberg, tecnico di stabilimento specializzato in saldatura a resistenza nello stabilimento Volvo di Olofström. Ad Olofström vengono prodotti, ad esempio, i pezzi portanti delle carrozzerie come le colonne A, B o C, il rinforzo del paraurti, le staffe laterali anteriori, le staffe paraurti laterali, longarine o tettucci e listelli per i tetti, ma anche portiere e finestrini. E tutti in versioni diverse per i vari modelli di automobile: dalle compatte V40 alle limousine S60 fino ai grandi SUV XC90.

La saldatura a resistenza è fondamentale per la struttura della carrozzeria, ma anche la lamiera saldata correttamente contribuisce alla sicurezza passiva dell'automobile. Durante la saldatura, il processo di ravvivatura degli elettrodi rappresenta un grande potenziale per la produttività. Gli elettrodi di una pinza per saldatura diventano sempre meno affilati man mano che formano punti di saldatura e pertanto devono essere ravvivati dopo circa 150 punti di saldatura per poter continuare a saldare con precisione. "I ravvivatori di elettrodi funzionano in base allo stesso principio con cui si tempera una matita spuntata", spiega l'esperto in saldatura Winberg.

Per sistemi a torcia di saldatura statica

Tip dresser Volvo

Un braccio oscillante più rapido e più preciso che conduce il ravvivatore degli elettrodi (il cosiddetto "Tip dresser") verso gli elettrodi dopo 150 punti di saldatura.

Sviluppo congiunto

"Negli ultimi anni abbiamo trovato soluzioni che ci hanno permesso di ridurre di più della metà i cicli di ravvivatura degli elettrodi", prosegue Winberg. "Anche il tema della sicurezza viene affrontato seriamente: gli operatori infatti non possono più accedere alla zona di lavoro del robot dopo la ravvivatura per regolare gli elettrodi sulla posizione esatta del punto di saldatura", aggiunge Leif Lindahl, Business Development Manager Automotive di Festo Svezia.

Per gli impianti con pinze di saldatura statiche Festo ha sviluppato appositamente, in base alle indicazioni di Volvo e ABB, un braccio oscillante, che conduce verso gli elettrodi il dispositivo di ravvivatura degli elettrodi, il cosiddetto "Tip dresser", dopo 150 punti di saldatura. Il braccio oscillante utilizza i cilindri elettronici a posizionamento preciso di tipo DNCE. Il cilindro elettronico si muove in modo flessibile e accelera delicatamente grazie alle posizioni liberamente programmabili. Il pacchetto elettrico completo pronto all'uso fornito da Festo comprende il motore passo-passo EMMS e il controllore motore CMMS. I controllori motore sono integrati in modo sicuro nell'armadio di comando con la piattaforma di automazione CPX. Tramite Profinet, la piattaforma CPX comunica con i controllori motore e con il sistema di comando superiore del sistema robotico.

Ravvivatura degli elettrodi controllata dalla fotocamera

Per le pinze di saldatura sui robot a braccio pieghevole ABB non sono necessari Tip dresser mobili. I robot possono condurre autonomamente gli elettrodi verso la ravvivatura dopo che hanno eseguito 150 punti di saldatura. La libertà di movimento delle pinze di saldatura apre nuovi orizzonti. Durante la prima fase, il robot a braccio pieghevole conduce le pinze di saldatura verso il Tip dresser, che affila gli elettrodi. Nella fase successiva, il robot fa oscillare gli elettrodi davanti all'obiettivo della fotocamera di precisione SBO...-Q Festo. "La fotocamera scatta una foto e invia al sistema robotico tutti i dati necessari per riportare gli elettrodi nella posizione corretta per saldare la lamiera successiva", sostiene Winberg. "Non è difficile da integrare e, grazie alla parametrizzazione, è facile da mettere in funzione". Sono integrati nel sistema non solo l'apparato di sensori per il rilevamento dei dati dell’immagine, ma anche l’elettronica di analisi e le interfacce (Ethernet, CAN) per comunicare con sistemi di comando di livello superiore (SPS). Il sistema della fotocamera è inserito in un involucro grande come un cartone di latte da 1 litro.

Tip dresser per robot articolati

Tip dresser Volvo per robot a braccio pieghevole

A destra i fori per la ravvivatura degli elettrodi, a sinistra nell'involucro compatto la videocamera di precisione che fornisce i dati per riposizionare gli elettrodi.

Tempi di ciclo ridotti a un quarto

In poche frazioni di secondo, la foto fornisce dati sull'allineamento, sulla lunghezza e sull'angolazione degli elettrodi, nonché sul punto di contatto con la lamiera. La fotocamera trasmette i dati al sistema robotico, che regola i robot per i punti di saldatura successivi.

"In questo modo, siamo riusciti a ridurre i tempi di ciclo della ravvivatura degli elettrodi da 35 secondi a nove secondi soltanto", racconta con entusiasmo Winberg a proposito del nuovo sistema. "Il tempo di ciclo di una tavola rotante di lavorazione arriva a sei secondi." Con i 300 robot per la saldatura in uso a Olofström, abbiamo così raggiunto un ulteriore traguardo per ridurre i tempi di ciclo e aumentare la produttività.

Più veloce e più sicuro

Processo di saldatura Volvo

Maggiore sicurezza e velocità: Volvo lavora costantemente al miglioramento dei processi di saldatura.

Volvo Car Corporation

Olofström, Svezia

www.volvocars.com

Campo di attività: costruzione di veicoli

ABB AB

Västerås, Svezia

www.abb.se/robotics

Campo di attività: ingegneria energetica, automazione della fabbrica e dei processi

  1. Questo articolo è apparso nella rivista per i clienti Festo trends in Automation 1.2014
  2. Foto: foto Volvo/BiMa
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