"Én, a robot"

| Nyomtatás | E-mail

Written by Kovács József 2012. január 27. péntek, 09:40

„ÉN, A ROBOT”

Hegesztőrobot áramforrások kiválasztásának szempontjai, tévhitek, problémák, tapasztalatok, megoldások

A cikk első része a robotos ívhegesztő berendezések fejlődését érinti. A továbbiakban egy érdekes aspektusból világítja meg a robotos hegesztés bevezetésének szükségességét. A cikk taglalja azokat a fontos robotos hegesztőcella építőelemeket, amelyek konfigurálása nagyban meghatározza, hogy a berendezés miként fog működni. Sok robotos hegesztőcella megvalósításában vettünk részt, mind hegesztő berendezés szállító, és az ott szerzett tapasztalatainkból is megosztunk néhány fontos dolgot, a felmerülő problémákról és a fontosnak tartott tervezési lépésekről, amelyeket sok esetben sajnos feláldoznak a költségek és az idő oltárán.

1.    Bevezetés

Isaac Asimov könyve alapján készült az „Én, a robot című” Hollywood-i sci-fi film, amely nagyon elgondolkoztatja az embert arról, hogy a jövőben miként fognak részt venni a mindennapi életünkben a robotok, hogyan fogják megváltoztatni az életünket. Ez a gondolat már napjainkban is aktuális, ugyanis egyre több robot segíti a munkánkat az iparban és egyre inkább próbálják „helyettesíteni” az emberi munkát. A filmbéli robotok agyába be van égetve három alaptörvény: gép nem bánthat embert, engedelmeskedik az emberi parancsnak (kivéve, ha ezzel megszegné az első szabályt) és ügyel saját épségére (kivéve, ha ezzel megszegné az első két szabályt).

1.1  Előszó

Fontosnak tartjuk az elején leszögezni, hogy a cím ellenére nem a robotokról szeretnénk írni (ezt rábízzuk a robotos szakemberekre), hanem a hegesztőrobotos alkalmazások specialitásairól, különlegességéről és nehézségeiről a hegesztés és a robotos hegesztő berendezések szemszögéből.

1.2  A robotos ívhegesztő berendezések fejlődése

A robottal végzett hegesztés viszonylag új alkalmazás az iparban, az 1960-as években használtak először robotot hegesztési feladatokra az Egyesült Államokban. A hegesztőrobotok az 1980-as évekig nem terjedtek el, amikor is az autóipar tömegesen kezdte használni főleg ellenállás ponthegesztésre. Manapság a robotos alkalmazások több mint 20%-át a hegesztő robotok teszik ki. Ez a robotvezérlések, karrendszerek, manipulátorok, szenzorok fejlődésének is köszönhető, amik egyre jobban megkönnyítik az ipari alkalmazásokban a gépesítést. Az ipari alkalmazásokban azonban fontos szerepet játszik a hegesztő robotoknál a hegesztő berendezések, a hegesztés technológiához tartozó perifériák fejlődése is. Mi ebből a szemszögből is szeretnénk egy kis megvilágítást adni a témának.

2.    Robotok alkalmazásának kérdései

2.1  Miért választunk robotos hegesztést?

1., Gazdaságosság

Az egyik legfontosabb szempont, ugyanis a berendezéseinkkel hasznot szeretnénk termelni. Ennek megítélése igen egyszerű, ugyanis pontosan lehet kalkulálni az élő munka és a gépesítés költségét és ezt a két számot kell összehasonlítani.

2., Minőség

A hegesztési minőség javulása a robotos hegesztésnél az állandó hegesztési sebességből és pisztolytartásból adódó állandó varrat keresztmetszetből, beolvadásból és külalakból adódik. Azt viszont fontosnak tartom hozzáfűzni, hogy a robot olyan jó hegesztő, mint a programozója, ugyanis csupán a programozó utasításait követi, kiegészítve egy-két szenzor varratkereső vagy pályakövető utasításaival.

3., Reprodukálhatóság

Ez egyértelmű a gépesítésnél, azonban megjegyeznénk, hogy a robot csak a hegesztési mozgásokat és a paramétereket reprodukálja, az alapanyagok állandó méretét, helyzetét, hőmérsékletét azonban továbbra is nekünk kell biztosítani.

4., Élő munkaerőtől való függőség kiváltása

Gyakran tapasztaljuk, hogy cégek azért választanak hegesztő robotot, mert kiszolgáltatva érzik magukat a jó hegesztők alacsony száma és a bér érzékenységük miatt.

5., Divat

Igen, néha azt is tapasztaljuk a magyar piacon is, hogy a főleg a külföldre gyártó cégek (ez a cégek túlnyomó többsége a magyar iparban), azért ruház be robotra, mert jól néz ki a cég ismertetőjében, holott valójában a hegesztési feladat sem műszakilag, sem pedig gazdaságilag nem indokolja a hegesztés robotizálását. Ilyen esetekben van a robotos rendszerintegrátor cégeknek nagyon nehéz feladatuk, mert ugye azt nehéz kimondani, hogy én nem javaslom, hogy nálam költsön el több százezer eurót.

2.2  Hegesztőrobot cella felépítése

1., Robot kar

A tervezésnél az egyik legfontosabb szempont a megfelelő robot kar kiválasztása, mind a geometria méretei (hozzáférés), mind a terhelhetősége (hegesztő felszerelés) szempontjából. A hegesztéstechnológia és a hegesztő felszerelés a robot kar kiválasztásánál legalább annyira fontos, mint a karkinyúlás szempontjából az alkatrész mérete. A különböző hegesztési eljárások különböző terheléseket jelentenek. Egy ellenállás ponthegesztő berendezés [1. ábra] kevésbé pontos, ugyanakkor legalább 100kg terhelhetőségű robotkart követel meg, de az ívhegesztés területén maradva is nagyon eltérő lehet a robotkarokkal szemben támasztott követelmény. Például robotos AVI hegesztéshez [2. ábra] nagyon pontos pozícionálásra és viszonylag kis sebességekre van szükség, addig a lézerhegesztésnél a legfőbb problémát a nagyon nagy sebességek és gyorsulások okozzák. TIME TWIN vagy Tandem duplahuzalos hegesztésnél a robotkarra vonatkozóan a súlyterhelés elsődleges, a pontosság már annyira nem, ugyanis ezzel a technológiával főleg vastag lemezek hegesztését végezzük, ahol a néhány tized milliméter igazából nem számít. Tehát már a robot kar kiválasztásánál is szükséges a konzultáció a hegesztő berendezés (hegesztéstechnológia) szállítójával.

Ellenállás ponthegesztő fej

AVI hideghuzalos hegesztőrobot robotkarba integrált pisztollyal

2., Hegesztő berendezés

A hegesztési feladat nem mindig egyértelműen határolja be a legoptimálisabb hegesztő eljárás, vagy technológia kiválasztását. Fontosnak tartjuk, hogy a hegesztéstechnológia és a hegesztő berendezés szállítójának a véleményét a legelső pillanatban hallgassuk meg, ugyanis részben ő fog felelni a projekt végén a sikeres alkalmazásért és ő ismeri legjobban a legmodernebb hegesztési technológiákat és berendezéseket. [3. ábra]

Különféle fogyóelektródás robotos hegesztési megoldások

3., Interfész

Nagyon fontos feladatot lát el a robotvezérlés és a hegesztő berendezés közötti kommunikációért felelős eszköz, ugyanis nem szabad, hogy a kommunikációban bármilyen szűk keresztmetszet is legyen. A digitális világunkban ma már ezek az eszközök többet tudnak adatsebességben, mint amit az ipari alkalmazások megkívánnak, de ennek az eszköznek a kiválasztása már a robot vezérlés konfigurálásánál is fontos, ugyanis a sok féle kommunikációs szabvány létezik (DeviceNet, Profiibus, InterBus, Ethernet stb.), aminek illeszkedni kell a robot vezérléshez és a hegesztő berendezéshez is egyaránt.

4., Munkadarab befogó pozícionáló készülék

A cellában a fontosságát sokszor alábecsülik a hozzá nem értők, holott az egyik legfontosabb eleme a robot cellának. A robot karok ma már 0,05 mm pontossággal is tudnak dolgozni, viszont nehéz egy termikus vágással, vagy lemezollós darabolással előállított előgyártmányt úgy a robot munkaterébe helyezni, hogy minden varrat helyzete megegyezzen a programozáskor használt úgynevezett mesterdarab helyzetével. Ez komoly szerszám tervezői munkát igényel a megfelelő bázisok, előfeszítés, tájolók, hűtés, érzékelők alkalmazásával [4. ábra]. Itt a hegesztéstechnológia sok mindent eldönt, meghatároz és bekorlátoz, ami szintén a hegesztő berendezés szállítójával történő szoros együttműködést szorgalmazza.

Autóipari alkalmazásnál egy ajtó befogó készülék

5., Munkadarab

A hegesztés robotizálása a legtöbb esetben az előgyártmány vagyis a hegesztendő alkatrészek gyártásának fejlesztése nélkül nem megy. A termikus vágástechnológiák, élhajlítások, préselési technológiák pontossága alapvetően meghatározza a robot alkalmazhatóságát. Léteznek persze különböző munkadarab és varrat kereső-követő rendszerek, de ezek alkalmazása lassítja, bonyolítja, drágítja az alkalmazást. Azt, hogy az alkalmazandó hegesztési eljáráshoz milyen pontos (varrat helyzet, hézag méret) előgyártmányra van szükség szintén a hegesztéstechnológia szállítójával célszerű egyeztetni.

6., Munkavédelem és egyéb perifériák

Ezek fontosságát nem kell megvilágítanunk, azonban ezek is szorosan csatlakoznak a hegesztéstechnológiához a keletkezett ívfény, füst, fröcskölés keletkezése miatt. Az füst elszívásnak a hegesztő eljáráshoz is igazodnia kell, ugyanúgy, mint a fényvédelmi megoldásnak. Lézeres hegesztésnél egyéb munkavédelmi szempontok is szóba kerülnek, amelyek fontosságát nem lehet elégszer hangsúlyozni. Itt ugranék vissza az „Én, a robot” című filmre, amelyben a robotok agyába beégetett a három alaptörvény: „gép nem bánthat embert, engedelmeskedik az emberi parancsnak (kivéve, ha ezzel megszegné az első szabályt) és ügyel saját épségére (kivéve, ha ezzel megszegné az első két szabályt)”.

2.3  Felmerülő problémák

1., Hegesztési eljárás

Egy adott feladat többféle hegesztési eljárással oldható meg, de optimális csak egy van. Ezt célszerű hegesztési kísérletekkel is megvizsgálni ciklusidő, minőség, gazdaságosság szempontjából.

2., Robotos hegeszthetőség kérdésköre

Fontos tudni, hogy a robotos hegesztés a kézi hegesztéssel összehasonlítva hegesztési sebesség szempontjából nem lesz jelentősen gyorsabb. Ez egy technológiai paraméter, amit az adott anyaghoz, lemezvastagsághoz kell választani és nem a gépesítés szintjéhez. Vannak persze kivételek: dupla huzalos hegesztés, lapos huzalos hegesztés, nagy átmérőjű huzalos technológiák. A ciklusidő viszont már más kérdés. Néha szükség lehet a robotos hegesztés miatt az előgyártmány vagy csak a varratkialakítás módosítására. A beolvadási mélységre vonatkozó extra követelmények a robottal szemben nem lehetnek sokkal szigorúbbak, mint a kézi hegesztés esetében. A kényszerhelyzetben történő hegesztés és a munkadarab pozícionálása, forgatása nem minden esetben kivitelezhető ugyanúgy, mint kézi hegesztésnél, ezért fontos a technológia átgondolása, ha gépesítjük a hegesztést. Ebben szintén robotos hegesztési tapasztalatokkal rendelkező szakemberek segítsége javasolt.

3., Hegesztő készülék kérdésköre

Amint már említettük, az egyik legfontosabb eleme a hegesztő cellának. Ennek a részegységnek a költségét gyakran alábecsülik, amikor robotban gondolkodik a felhasználó és a végén a robotos cellára szánt költség már nem módosítható, így a lehető legrosszabb megoldásként a készüléken spórolnak.

4., Háttértámogatás fontosságának alábecsülése

A filmbéli három alaptörvényből az utolsó, hogy a robot figyel saját épségére, sajnos csak részben létezik a mai ipari robotok agyában (ütközésvédelem, szenzorok, virtuálisan elkülönített munkaterek stb.). Ebből következik, hogy a robotos berendezések (nem csak a robot kar, hanem a hegesztő felszerelés is) megkövetelik a megfelelő háttértámogatás, szerviz, alkalmazástechnikai kompetencia meglétét. Véleményünk szerint az a legdrágább berendezés, amelyik áll és vár a szervizre.

Szerviz, alkalmazástechnika

3.    Hogyan válasszunk megfelelő hegesztő berendezést

3.1  A kiválasztás legfőbb szempontjai

1., Az első pillanattól kezdve vonjuk be a hegesztő berendezés gyártóját

2., tekintsünk meg minél több releváns referenciát

3., nézzük meg ki a berendezés szállítója (milyen cég, milyen szerviz, milyen raktár)

4., vizsgáljuk meg a gyártmányunkat a hegesztéstechnológia szempontjából, hogy kell-e változtatni rajta a robotizálás miatt

5., lehetőség szerint végeztessünk próbahegesztést a konkrét alkatrészen a kiválasztott hegesztéstechnológiával

6., a lehető legkorábban végeztessünk költségszámítást a tervezett beruházásra

7., tisztázzuk az elején, hogy mik a céljaink, mikor leszünk elégedettek

A vízió valóra válik: meghegeszteni a lehetetlent

| Nyomtatás | E-mail

Written by Somoskői Gábor

Kötés acél és alumínium között: a hibrid lemez születése

Lenyűgöző fejlesztés tágítja a hagyományos értelemben hegesztés határait: nemrég még az acél és az alumínium közötti kötés létrehozása lehetetlennek bizonyult, jelenleg ez már elfogadott gyakorlat. A forradalmian új megoldás anyagtudósok, tervező és gyártó mérnökök régi vágyát váltja valóra. Továbbá az autóipar örök álma, a terhelhető kötés a nagyszilárdságú acél és a pehelykönnyű alumínium között, mindig az adott szerkezet terhelésének megfelelő kialakításban. Ezáltal lehetővé válik a járművel tömegének, valamint az üzemanyag fogyasztásnak drasztikus csökkentése és így a 2012-es EU előírások szerinti 130 g/km CO2 kibocsájtás elérése. De az ipar más területein is, reklám táblák, belsőépítészeti elemek, és hatalmas csarnokot tetőszerkezeteinél is jól használhatóak az új kötéssel létrehozott hibrid elemek.

Az általános hegesztési tankönyvek szerint olyan eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkező fémek, mint az alumínium és az acél egymással nem hegeszthetőek. Ebben az esetben az olvadási hőmérséklet rendre 590°C, illetve 1540°C, a hő tágulási együttható 1.2 mm/100°C, illetve 2.3 mm/100°C, valamint jelentős az elektrokémiai potenciál eltérése is. Úgy látszik, hogy a Fronius az utóbbi 20 évben felnőtt ehhez a hegesztő mérnököket az őrületbe kergető feladathoz, az első ilyen kötést még a CMT eljárás (Cold Metal Transfer) létrejötte előtt létrehozva. Az új évezred elejétől a gyakorlati életben is jól használható alkalmazás fejlesztettünk együtt a Voest-Alpine-vel. Természetesen, ahogy ez lenni szokott, sok sikertelen kísérlet történt, amíg megszületett az iparilag jól használható alkalmazás. Edison is több 10,000 anyagot kipróbált, kezdve az emberi hajtól a kókusz koprán keresztül a különféle egzotikus fafajtákig, hogy létre hozza a villanykörte izzószálát, amíg megtalálta a volfrámot. Anélkül, hogy a két feltalálás között párhuzamot vonnék, az út itt sem volt egyszerű.

Bővebben...

Alien vs Predátor - Fényre sötétedő vagy fix üveges?

| Nyomtatás | E-mail

Written by Somoskői Gábor 2012. január 27. péntek, 09:40

Egyik kedvenc fórumomon érdekes vita folyik arról, hogy milyen pajzsot használjunk. LCD kazettás automatikusan ívfényre sötétedőt, vagy a jól bevált, régi, már-már lenézett hagyományos, fix üvegeset? A vita örök, mindig van pro és kontra vélemény. Van, aki esküszik a fix üvegesre, mert ott talál igazán széles látómezővel rendelkező pajzsot(ez nagyon brutális), ahol az AVI hegesztés közben még a színeket is látja. Egy másik hozzászóló egy képszerű példával érvel a fényre sötététedő mellett. Olyan a fix üveges pajzs, mint amikor egy ács kalapáccsal dolgozik, aki pedig a fényre sötétedő pajzsot használja, az a sűrített levegős szögbelövővel építő ács analógiája.

15 évvel ezelőtt itthon is láttam házi fejlesztésű „automata” fejpajzsot. Volt benne egy 5-ös és egy 6-os üveg, úgy összeragasztva, hogy alul egy kb. másfél centiméteres csíkon csak 5-ös védelme volt. No, itt látott át rajta a hegesztő az ív gyújtása előtt.

Sokan nem bíznak az automata pajzsok állapot váltási sebességében, de a gyakorlat nem igazolja őket. A hagyományos pajzsok lehajtásakor szükséges bólintó mozdulat pedig véleményem szerint hosszú távon megterheli a nyakcsigolyát, bár ennek igazolására már reumatológus szakorvos kellene. Ilyen szakember még nem dolgozik nálunk…

Régen az volt a kőműves, akinek volt egy fándlija és egy kanala. Ma a kőműves lézeres szintezőt, ultrahangos távolságmérőt, a burkoló CAD programmal készített csempetervet használ. Miért ne adnánk a hegesztőnek is olyan eszközt a szeme világának védésére, ami biztonságos, kényelmes és ráadásul a készített varrat minőségét is javítja? Használjatok automata fejpajzsot!

Virtuális hegesztés új virtuális szemüveggel

 E-mail

Written by Somoskői Gábor

A hegesztő képzést új megvilágításba helyezve, a Virtuális Hegesztőgép fontos eszköz a szakközépiskolák, átképzési központok tanulói és oktatói számára. A hegesztő pajzsba integrált új virtuális, térhatású szemüveg még életszerűbbé teszi a berendezés hasznlálatát.

Az új szemüveg használata szükségtelenné teszi, hogy a képzés közben a tanuló fel-le pillantson, hol a képernyőn, hol a munkadarabon figyelve a hegesztés haladását. Ezáltal lehetősége van teljesen a hegesztőpisztolyra koncentrálni, ezáltal gyorsabban haladni és bizosabban begyakorolni mind a sebességet, a szabad huzalhossz egyenletes mértékének tartását és a pisztoly térbeli helyzetét. Mindezen mozgások érzékelése a pisztolyba, illetve a munkadarab alá szerelt mágneses szenzorok segítségével történik.

Az innováció lehetővé teszi az ív modellképének nagyobb felbontású megtekintését, a jobb állítási lehetőséget valaminta közvetlenebb kapcsolatot a hegesztéssel.

A hegesztő képzés új generációja kezelőjét 100%-an valószerű képpel lepi meg.

TransSteel: egyszerű, robusztus, tökéletes

 E-mail

Written by Somoskői Gábor

Hatékony megoldás szélsőséges körülmények között dolgozóknak

Ez a cikket egy kicsit régebben írtam, amikor a TransSteel sorozatot piacra dobtuk. Azt hiszem, a Gyártástrend folyóiratban jelent meg először. Nem mentes marketing stílusú megfogalmazásoktók, azonban nem szabad elfelejtenem, hogy többek között az eladás is a feladataim közé tartozik. Akárhogyan is, jó áttekintést nyújt arról, hogyan gondoljuk a szabályzott ívű anyagátvitelt és annak előnyeit a minőségi acélszerkezet gyártók számára. Örülni fogok neki, ha időt szántok az átolvasására.

Az acélszerkezetek hegesztése komoly igénybevételt jelent mind a hegesztők, mind a hegesztőgépek számára. Ezért itt minden új fejlesztés halmozottan számít, amely egyszerűbbé teszi a gépek kezelhetőségét, működőképességét. A mostoha üzemi körülmények közötti alkalmazhatóság, a kis energiaigény és a mobilitás pedig a gazdaságos működtetést javítja.
A Fronius fejlesztőcsapata időben felismerte a bevezetőben jelzett igényeket, és a teljesítésükre kifejlesztett Steel Transfer technológiát először a 2009-es esseni hegesztés technikai vásáron mutatta be. Az új termékek, a digitálisan szabályozott, mikroprocesszor-vezérelt inverteres áramforrások, a TransSteel 3500 és a TransSteel 5000 új megvilágításba helyezik a nehéz acélszerkezeti hegesztési munkákat. A felhasználó mindennapi munkája során mind a fogyóelektródás, mind a bevont elektródás ívhegesztésnél profitál a fejlesztés eredményeiből. Az egyszerű kezelést, az innovatív huzalelőtolást, az ergonómiailag átgondolt hegesztőpisztolyt és a robusztus felépítést tekintve a berendezést egyértelműen acélszerkezet hegesztésére szánják.

Bővebben...

A CMT eljárás elméleti alapjai és gyakorlati alkalmazási lehetőségei

| Nyomtatás | E-mail

Written by Somoskői Gábor

Absztrakt

A cikk áttekinti az ipari igényeket, amelyek az eljárás kifejlesztését szükségessé tették, a fejlesztői munkát. Leírja az eljárás elméleti alapjait, a vezérelt rövidzárlatos anyagátvitel jellemzőit. Összeveti a hagyományos rövidzárlatos fogyóelektródás hegesztés jellemzőivel. Kitér az állandó és szabályozott ívhossz előnyeire, érzéketlenségeire a környezeti hatásokkal szemben. Leírja a vegyes CMT eljárás működését és előnyeit,

ahol a rövidzárlatos cseppátmenetet impulzus ívvel társítjuk. Meghatározza az eljárás alsó és felső korlátait. A berendezés felépítésnek részletes ismertetése nélkül rámutat két műszakilag érdekes megoldásra, a huzal pufferre és húzómotor szervomotorjára. Részletesen taglalja az acél és alumínium közötti kötés nehézségeit, a szilárdságot és a korrózióállóságot befolyásoló tényezőket, a lehetséges kötés típusokat.

Bevezetés

A CMT eljárás (Cold Metal Transfer) forradalmi újítás a hegesztés technikában, mind a technológiát, mind az alkalmazási lehetőségeket illetve. A módszer teljesen új, eddig ismeretlen. Új alkalmazási területeket oldhatunk meg vele, a fogyó-elektródás hegesztés eddig létező határai kitágulnak.

Bővebben...