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https://www.xing.com/companies/kukasystemsgmbh

http://de.wikipedia.org/wiki/KUKA_Systems

RoboSpin

Verfahrenstechnologie - RoboSpin

Was ist RoboSpin?

Hinter dem Begriff RoboSpin verbirgt sich eine von KUKA patentierte Weiterentwicklung des klassischen, robotergeführten Widerstandspunktschweißens (WPS). Im Gegensatz zur konventionellen Technik kann sich der Roboter während des Schweißens weiterbewegen. Synchron zum Schweißprozess wird eine Drehung der Schweißzange um die Elektrodenachse durchgeführt. Somit wird aus dem traditionellem Punktprozess ein Bahnprozess mit kontinuierlicher Roboterbewegung. Die Verfahrenstechnologie RoboSpin ermöglicht somit einen optimierten Bewegungsablauf zur Reduzierung der Versatzzeiten zwischen den Schweißpunkten. Zusätzlich sind durch die Drehbewegung der Schweißelektroden auf dem Blech Verbesserungen des Schweißprozesses möglich.

Versatzzeiten

Das zeitliche Einsparpotential wurde anhand von drei signifikanten Anlagenbeispielen aus bereits realisierten Projekten untersucht. In Zusammenarbeit der Abteilungen AK-D, AK-MP und AK-VP wurden die Zellen simuliert, der Bewegungsablauf numerisch optimiert und im Labor analysiert. Die für jeden Schweißpunkt ermittelten, taktzeitidealen Drehwinkel lagen in der Größenordnung von 0,5° bis 19°. Damit wurde für die drei Referenzfälle ein maximaler Zeitvorteil von bis zu 12% durch RoboSpin nachgewiesen.

Schweißprozess

Die Auswirkungen von RoboSpin auf den Schweißprozess wurden experimentell im Labor untersucht. Dabei lässt sich die Drehbewegung in drei wesentliche Phasen gliedern.
1. Drehen vor dem Schweißprozess
2. Drehen simultan zum Schweißprozess
3. Drehen nach dem Schweißprozess

Ein großer Drehwinkel vor dem eigentlichen Schweißprozess bewirkt unter anderem ein Aufbrechen von Beschichtungen wie Zink, Lack und Oxiden. Dies führt zu einer deutlich konstanteren Kontaktierung der Elektroden mit dem Grundwerkstoff. In der Folge streuen die Schweißlinsendurchmesser weniger und die geforderte Schweißqualität wird reproduzierbarer als bei konventionellem WPS.

Eine parallel zum Schweißprozess ablaufende Drehbewegung führt zu einer geometrischen Veränderung der Elektrodenkappe. In Abhängigkeit der Schweißpunktanzahl werden durch ein Reiben der Elektrodenkontaktfläche auf dem Blech sowohl Kappenmaterial als auch unerwünschte Legierungsschichten, wie Zink, abgetragen. Dies entspricht einer kontinuierlichen Reinigung der Kappenoberfläche durch RoboSpin. Unter Laborbedingungen konnte eine deutliche Erhöhung der Elektrodenstandmenge gegenüber konventionellem WPS realisiert werden.

Wird gegen Ende der Schweißung ein großer Drehwinkel bzw. eine hohe Drehgeschwindigkeit umgesetzt, wird eine deutliche Reduzierung der Klebeaffinität der Elektrodenkappe zum Blech erkennbar. Dies macht sich insbesondere bei Sonderwerkstoffen und Sonderbeschichtungen bemerkbar. Diese besitzen häufig hohe elektrische Übergangswiderstände, die die Elektrodenkappen in konventioneller Technik auf dem Blech verschweißen. Durch RoboSpin kann auch hier eine Verbesserung erreicht werden.

Fazit

Der Einsatz von RoboSpin bietet gegenüber konventionellem WPS Vorteile sowohl im Bereich der Taktzeit als auch im Schweißprozess.
Um einen maximalen Zeitvorteil zu erzielen, muss für jeden Schweißpunkt ein taktzeitidealer Drehwinkel mittels Simulation ermittelt werden. Damit wurden Zeitvorteile von bis zu 12% realisiert.
Zur Ermittlung eines prozessidealen Drehwinkels, werden wie zur Ermittlung aller anderen Schweißparameter, vorab Schweißversuche durchgeführt. Ein optimierter Prozesswinkel wirkt sich insbesondere positiv auf die Elektrodenstandmenge aus. Unter Laborbedingungen wurde eine deutlich Verbesserung gegenüber konventionellem WPS erzielt.

Aktuell wird in Kooperation mit KUKA Belgien ein Softwarepaket für eine benutzerfreundliche Programmierung der Drehbewegung erstellt. Als weitere Entwicklungsschritte sind Feldversuche in laufender Produktion beim Kunden geplant.