Die Drahtelektrode als Sensor

Bauteilabweichungen wie variierende Spalte oder Spanntoleranzen können beim Schweißen Probleme verursachen. Im schlechtesten Fall verändert sich dadurch die Schweißposition und es kommt zu Bindefehlern in der Schweißnaht. Viele produzierende Unternehmen nutzen daher für das Roboterschweißen optische Messgeräte. Diese sind nicht nur teuer, sie schränken die Bauteilzugänglichkeit durch die Störkontur erheblich ein, müssen regelmäßig gereinigt werden und erfordern eine zusätzliche Kalibrierung zwischen Tool Center Point (TCP) und Sensor.

Mit „WireSense“ bietet Fronius nun eine einfachere, robustere sowie präzise Alternative. Die Technologie benötigt keine zusätzlichen Sensor-Hardwarekomponenten – stattdessen nutzt sie die Drahtelektrode als Sensor. Mit einer reversierenden Drahtbewegung tastet der Brenner das Bauteil ab und das Schweißsystem sendet die Höheninformation beziehungsweise die Kantenposition an den Roboter. Handelt es sich zum Beispiel um eine Überlappnaht, kann so die zu verschweißende Kantenposition genauestens definiert, beziehungsweise auf eventuelle Abweichungen reagiert werden. Der Roboter passt den Schweißnahtverlauf auf Basis eines anwendungsspezifisch erstellten Programms an.

Durch die Auswertung der Höheninformation ermittelt der Roboter nicht nur den Kantenverlauf, sondern auch die tatsächliche Kantenhöhe. Somit ist auch eine genaue Spalterkennung zwischen den Blechen möglich. Kanten werden ab einer Höhe von 0,5 Millimetern detektiert. WireSense kann bei Stahl, Edelstahl, Aluminium und anderen Legierungen gleichermaßen eingesetzt werden. Gerade am Werkstoff Aluminium kann WireSense seine Qualität zusätzlich ausspielen: Aufgrund der spiegelnden Oberfläche stoßen optische Messsysteme hier häufig an ihre Grenzen.

Adaptives Roboterschweißen

WireSense liefert Höheninformationen, die eine Vermessung von Bauteilkonturen und Spalt ermöglichen. Im Zuge einer Inbetriebnahme können Schweißparameter für unterschiedliche Spaltgrößen definiert und abgespeichert werden. Das Assistenzsystem ermöglicht also dem Roboter, die realen Bauteilbedingungen zu ermitteln, um die geeigneten Schweißparameter abzurufen. In der Erwartung von etwaigen Spalten und sonstigen Abweichungen, die zu Bindefehlern führen können, wird ohne den Einsatz von Sensoren oftmals mit reduzierter Geschwindigkeit geschweißt, um hohe Nahtqualitäten gewährleisten zu können. Durch die genaue Erkennung im Vorfeld, kann der Roboter nun automatisch im optimalen Tempo fügen, was zur Taktzeitoptimierung beiträgt.

WireSense kann mit jedem TPS/i Schweißsystem von Fronius genutzt werden, das für den Einsatz des CMT-Schweißprozesses konfiguriert ist. Die präzise Drahtbewegung der Drahtfördereinheit Robacta Drive CMT, die direkt am Brennerkörper sitzt, ist von zentraler Bedeutung. Ein Nachrüsten bestehender Schweißsysteme ist jederzeit möglich.