Det faktum att punktsvetsning blir allt snabbare och mer tillförlitlig, illustreras av en kundspecifik lösning installerad hos Volvo i Sverige. Komponenterna i denna lösning är elektrisk drivteknik och visionsystem från Festo, kopplade till automationsplattformen CPX. Detta innebär större tillförlitlighet vid produktionen av plåtkomponenter till Volvo bilkarosser, och högre säkerhet för anläggningsoperatörerna.

I Olofström, avlägset från industrin i Stockholm, Göteborg och Malmö, ligger Volvokoncernens viktigaste karosserianläggning. Varje dag lämnar fem tåg med 280 containers fulla av karossdelar Olofström, och går iväg till Volvo-fabrikerna i Göteborg och Ghent i Belgien där delarna monteras för att bli kompletta karosser. Totalt 50 miljoner komponenter årligen.

Kompetens vid punktsvetsning

”Det mesta du kan se på en Volvo kommer från Olofström”, säger Leif Winberg, anläggningsingenjör med ansvar för motståndssvetsning i Volvo Olofström fabriken. Detta omfattar bärande komponenter t ex stötfångarförstärkning, frontdelar, sidokrockbalkar, korsbalkar, takbågar, tak-rails och även dörrar och ramar. Komponenterna tillverkas i olika versioner för olika Volvo-modeller, från kompakta V40, S60 och den stora SUV-modellen XC90.

För statiska svetspistolsystem: En snabb och exakt svängarm sätter elektrodfräsenheten, det så kallade spetsröret, mot elektroderna efter att 150 punktsvetsar har genomförts.
(Foto: Festo)

Ett nyckelelement i karosseriproduktionen är motståndssvetsning, eftersom korrekt svetsade plåtkomponenter spelar en avgörande roll för fordonets säkerhet. Inom svetsprocessen finns en stor potential för ökad produktivitet vid fräsning av elektroder. Elektroderna hos svetspistolerna blir trubbiga när de används för att göra punktsvetsar, och måste därför fräsas efter ca 150 punktsvetsar, så att de återigen kan utföra en korrekt punktsvetsning. “Elektrodfräsning fungerar enligt samma princip som när man vässar en blyertspenna”, förklarar svetsexperten Leif Winberg.

Gemensam utveckling

“Under de senaste åren har vi hittat lösningar som har gjort det möjligt för oss att sänka cykeltiderna för elektrodfräsning med drygt hälften”, fortsätter Winberg. “Det är också en ökning i säkerhet, eftersom anläggningsoperatören inte längre behöver komma in i robotcellerna efter fräsning för att justera elektroderna till rätt position för punktsvetsarna”, tillägger Leif Lindahl, tidigare Business Development Manager Automotive hos Festo Sverige.

För statiska svetspistoler har Festo utvecklat en skräddarsydd svängarm exakt enligt specifikationer från Volvo och ABB som gör att elektrodfräsenheten kommer till elektroderna efter att 150 punktsvetsar har genomförts. Pivot-armen är exakt positionerad med Festo elektriska cylindrar ESBF. Tack vare fritt programmerbara lägen, är dessa cylindrar flexibla när det gäller rörelser och långsam acceleration. Det kompletta färdigmonterade elektriska paketet som levereras av Festo omfattar stegmotor EMMS och drivsteg CMMS. Drivstegen är säkert integrerade i ett styrskåp med automationsplattformen CPX. CPX kommunicerar med motorstyrenheterna och med master control system för robotinstallation via Profinet.

Elektrodfräsning styrd av visionsystem

Mobil spetsberedning är inte nödvändigt för svetspistolerna på ABB´s ledade robotar. Dessa robotar kan själv mata sina elektroder till elektrodfräsenheten efter 150 punktsvetsar. Denna rörelsefrihet hos svetspistolerna öppnar helt nya horisonter. I ett första steg styr den ledade roboten svetspistolen till spetsberedningen. Denna fräser sedan elektroderna. I nästa steg för roboten sina elektroder framför linsen i Festo visionsystem SBO… – Q.

“Systemet producerar en bild som ger robotsystemet alla nödvändiga data för att positionera elektroderna korrekt och svetsa de efterföljande plåtkomponenterna, säger Winberg. “Visionsystemet är också enkelt att integrera och enkelt att driftsätta via parametrering”. Systemet omfattar inte bara sensorsystemet för insamling av bilder, utan även en komplett elektronisk utvärderingsenhet och gränssnitt (Ethernet/CAN) som krävs för kommunikation med higher-level controllers (PLCs). Själva visionsystemet är placerat i ett hölje med samma storlek som en 1-liters mjölkförpackning.

Cykeltiderna minskas till en fjärdedel

Snabbare och mer tillförlitligt: Volvo förbättrar ständigt sina svetsprocesser. (Foto: Volvo)

På bråkdelen av en sekund, ger bilden från visionsystemet information om kontaktytans position, elektrodens längd och vinkel samt utgångspunkten på plåten. Visionsystemet skickar dessa data till robotens styrenhet, som ställer in roboten för efterföljande punktsvetsar. “Detta har gjort det möjlig för oss att minska cykeltiderna för elektrodfräsning från 35 sekunder till bara nio sekunder”, säger Winberg entusiastiskt om det nya systemet. “Det betyder att vi kan uppnå nästan samma cykeltid som ett roterade indexbord, som är sex sekunder”. Med tanke på att det finns 300 svetsrobotar installerade i Olofström markerar detta ytterligare en milstolpe i jakten på kortare cykeltider och därigenom högre produktivitet.