Кузов Volvo; Фото: © Volvo

Крок за кроком

Автомобільна промисловість: фрезерування електродів зварювальних щипців

Спеціальне рішення компанії Volvo у Швеції показує, як точкове зварювання стає дедалі швидшим і надійнішим. Інгредієнтами цього спеціального шведського рецепту є технологія електроприводу та системи камери від Festo, підключені до платформи автоматизації CPX. Це означає більшу надійність у виробництві металевих деталей для кузовів автомобілів Volvo, а також більшу безпеку для операторів заводів.

У мальовничому краєвиді між озерами та в оточенні лісів розташоване південне шведське місто Улофстрем – приблизно за дві години їзди від міжнародного центру повітряних перевезень Копенгагена. Тут, подалі від промислових центрів Стокгольма, Гетеборга та Мальме, розташований традиційний і найважливіший завод з виробництва кузовів Volvo Group. У 18-ому і 19-ому столітті фабрика, яка на той час ще не називалася Volvo, в основному виробляла коване залізо та напівготові продукти, такі як сталеві труби та залізні плити. Деталі кузова для всіх моделей Volvo виробляються на заводі в Улофстремі з 1927 року.
На сьогоднішній день п’ять поїздів на день перевозять 280 контейнерів, наповнених деталями кузова, з Улофстрема до складальних заводів Volvo в Гетеборзі та Генті, Бельгія, де їх збирають у цілі кузова. Це становить 50 мільйонів компонентів кузова на рік.

Компетентність у галузі точкового зварювання

"Більшість того, що можна побачити в Volvo, походить з Улофстрема", — пояснює Лейф Вінберг, інженер заводу, відповідальний за контактне зварювання опором на заводі Volvo в Улофстремі. Сюди входять несучі частини кузова, такі як стійки A, B або C, підсилювач бампера, передні лонжерони, балки бічного удару, поперечні балки або аркові та поздовжні стійки даху, а також двері та рами. Усі ці компоненти випускаються в різних версіях для різних моделей Volvo, починаючи від компактного автомобіля V40 і закінчуючи седаном S60 і великим позашляховиком SUV під абревіатурою XC90.

Ключовим елементом у виробництві кузовів є опорне зварювання, оскільки правильно зварені деталі з листового металу відіграють вирішальну роль у пасивній безпеці автомобіля. У процесі зварювання є великий потенціал для підвищення продуктивності під час фрезерування електродів. Електроди зварювальних щипців стають дедалі тупшими, коли вони використовуються для точкового зварювання, і тому їх необхідно фрезерувати приблизно після 150 точкових зварних швів, щоб ідеальну точність зварювання. "Фрезерування електродів працює за тим же принципом, що й заточування тупого олівця", — пояснює експерт зі зварювання Вінберг.

Для статичних зварювальних щипців

Заправник для електродів Volvo

Швидка і точна поворотна рукоятка, яка подає електродний фрезерний апарат, так званий заправник для електродів, до електродів після 150 точкових зварних швів.

Спільна розробка

"За останні кілька років ми знайшли рішення, які дозволили нам скоротити час циклу для фрезерування електродів більш ніж наполовину", — продовжує Вінберг. "Питання безпеки також не залишається поза увагою, тому що системним операторам більше не потрібно входити в клітини роботів після фрезерування, щоб встановити електроди в правильне положення для точкового зварювання", – додає Лейф Ліндаль, менеджер з розвитку бізнесу в галузі автомобільної промисловості Festo Швеції.

Для статичних зварювальних щипців компанія Festo розробила спеціальну поворотну рукоятку відповідно до специфікацій Volvo і ABB, яка подає електродний фрезерний апарат, так званий заправник для електродів, до електродів після 150 точкових зварних швів. Поворотна рукоятка працює з точним позиціонуванням електричних циліндрів типу DNCE. Завдяки вільно програмованим положенням електроциліндр може переміщатися гнучко та м’яко прискорюватися. Готовий до встановлення набір електричного обладнання, який постачається Festo, включає кроковий двигун EMMS та контролер двигуна CMMS. Контролери двигуна безпечно інтегровані в шафу керування з платформою автоматизації CPX. CPX зв’язується з контролерами двигуна та головною системою керування для встановлення робота через Profinet.

Фрезерування електродів, кероване системою камери

Пересувні заправники для електродів не потрібні для зварювальних щипців на шарнірних роботах ABB. Після 150 точкових зварних швів ці роботи можуть самостійно подавати свої електроди до пристрою фрезерування електродів. Ця свобода руху зварювальних щипців відкриває абсолютно нові горизонти. На першому етапі шарнірний робот подає зварювальні щипці до заправника електродів. Потім від фрезує електроди. На наступному етапі робот розгойдує свої електроди перед лінзою системи камери SBO…-Q від Festo. "Система створює зображення, яке надає системі робота всі дані, необхідні для правильного розташування електродів для зварювання наступних компонентів листового металу", — каже Вінберг. "Систему камери також нескладно інтегрувати та легко ввести в експлуатацію за допомогою параметризації". Система включає не тільки систему давачів для отримання даних зображення, але й повну електронну оцінку та інтерфейси (Ethernet/CAN), необхідні для зв’язку з контролерами вищого рівня (PLC). Сама система камери розміщується в корпусі, розміром не більше з 1-літрову коробку для молока.

Заправник електродів для шарнірних роботів

Заправник електродів Volvo для шарнірних роботів

Праворуч два отвори для фрезерування електродів, зліва в компактному корпусі розташована система камери, яка надає дані для переміщення електродів.

Час циклу скорочується до чверті

За долі секунди зображення із системи камери надає дані про вирівнювання контактної поверхні, довжину та кут нахилу електрода і точки контакту з листовим металом. Система камери надсилає ці дані на контролер робота, який переналаштовує робота для наступного точкового зварювання.

"Це дозволило нам скоротити час циклу для фрезерування електродів з 35 секунд до лише дев'яти секунд", — Вінберг із захопленням розповідає про нову систему. "Це означає, що ми можемо досягти майже такого ж часу циклу, що й обробний поворотний індексний стіл, який становить шість секунд". Завдяки 300 зварювальним роботам, які використовуються в Улофстремі, це є ще однією віхою в пошуках коротших циклів а, отже, вищої продуктивності.

Швидше та безпечніше

Процес зварювання Volvo

Компанія Volvo постійно працює над удосконаленням процесів зварювання.

Автомобильная корпорация Volvo

Улофстрем, Швеція

www.volvocars.com

Сфера діяльності: виробництво транспортних засобів

ABB AB

Вестерос, Швеція

www.abb.se/robotics

Сфера діяльності: енергетичні технології, фабрика та автоматизація процесів

  1. Ця стаття про тенденції в автоматизації 1.2014 з’явилася в журналі Festo для клієнтів.
  2. Фото: Volvo / зображення BiMa
Загальний огляд