Automatizované svařování: základ pro perspektivní výrobu zásobníků
Se silným partnerem po svém boku zavedl HORSCH nový postup svařování zásobníků – s jasnými přínosy pro kvalitu i bezpečnost práce.
Velké tenkostěnné zásobníky se svary dlouhými až 3 m kladou na výrobu vysoké nároky. Pro dodavatele to dosud znamenalo nejen dlouhé časy svařování a broušení, ale také značnou fyzickou zátěž pro zaměstnance. Na tomto pozadí se ve společnosti HORSCH dostala do popředí otázka, jak zlepšit kvalitu i samotný proces svařování zásobníků. „Tématem zásobníků jsme se opakovaně zabývali a ptali se, co můžeme optimalizovat,“ říká Florian Forster, projektový manažer pro řízení kvality. Od poloviny roku 2022 se cíleně pracuje na řešení.
V rámci závěrečné práce byla analyzována ekonomická efektivita automatizace svařování. Současně začala společnost Quadrus Metalltechnik – dlouholetý partner s rozsáhlými zkušenostmi v oblasti robotického svařování – oslovovat výrobce zařízení a prověřovat technická řešení. Po rozsáhlých analýzách bylo nakonec jasné, že přibližně 85 % svarů na zásobníku Pronto lze svařovat automatizovaně pomocí robotů. Firma se proto rozhodla plně investovat do odpovídající robotické linky. „Quadrus byl od začátku náš týmový hráč,“ říká Florian Forster. „Bez tohoto partnera bychom projekt nemohli realizovat – zejména pokud jde o technické know-how v této oblasti.“
Optimalizovaný postup, lepší výsledky
Při ručním svařování je nutné dlouhé svary provádět po částech. „Třímetrový svar nelze ručně svařit jedním tahem, je nutné práci přerušovat,“ vysvětluje Florian Forster. Místa napojení zůstávají viditelná a musí se následně přebrousit, aby bylo dosaženo jednotného vzhledu. S robotem tento krok odpadá, protože svar je proveden v jednom tahu.
Pro konstantní kvalitu hraje klíčovou roli také senzorika. Integrovaný laserový skener nejprve nasnímá geometrii dílu a přesně určí polohu svaru. Teprve poté robot provede naprogramovanou svařovací dráhu – vždy ve stejné vzdálenosti od součásti. To zajišťuje reprodukovatelné výsledky a konstantní vzhled svarů.
S automatizací byl upraven i samotný svařovací proces: zásobníky se nyní svařují metodou CMT, která pracuje s výrazně nižším tepelným zatížením a minimalizuje deformace tenkého plechu. Robot udržuje stabilní vzdálenost a vytváří souvislou linii, takže u většiny dílů postačuje svařování pouze z vnější strany. Dřívější oboustranné ruční svařování tak odpadá.
Díky novému postupu již nejsou nutné žádné brousicí práce. Při broušení vždy existovalo riziko nechtěného úběru základního materiálu nebo oslabení svaru. Nyní zůstává materiál zcela zachován, což snižuje možné zdroje chyb. Výsledky hovoří samy za sebe: svary jsou opticky výrazně rovnoměrnější, lépe kontrolovatelné a vykazují menší tvorbu pórů – což má pozitivní vliv na odolnost proti korozi. Celkově tak vzniká trvale vysoká kvalita.
Výrazně se zlepšila také bezpečnost práce. „Svařování znamená rizika – teplo, obloukové záření, kouř, výpary,“ zdůrazňuje Florian Forster. Tím, že tyto kroky přebírá robot a odpadá broušení, jsou zaměstnanci výrazně méně zatěžováni.
Vyjádření společnosti Quadrus
Alexander Ram o výzvách a spolupráci:„Jednou z největších výzev bylo dosáhnout potřebné přesnosti při práci s tenkým plechem. Bavíme se o desetinách milimetru, aby byl kořen svaru bezpečně provařený. Začíná to u šablon pro svařování a končí u nastavení senzorů.
Při spolupráci s HORSCH docházelo opakovaně k úpravám geometrie, kdykoliv robot nedosáhl určité oblasti.
Na začátku jsme nevěděli, zda je to vůbec možné. Teď jsme ukázali, že to funguj – a nyní jde o další optimalizaci.“
Andreas Buron o práci na nové lince a budování svařovacího procesu:
„Projekt pro mě byl velmi zajímavý, protože tato linka na zásobníky se svou senzorikou představuje úplně jinou úroveň než robotické svařovací linky, které jsem programoval dříve. Absolvovali jsme k tomu školení a díky úzké spolupráci s HORSCH jsme mohli proces budovat krok za krokem.
Důležité je také zvolit správné pořadí svarů, aby docházelo k co nejmenším deformacím. A když člověk vidí, co všechno lze s takovým zařízením dokázat, je to opravdu působivé.“
Funkčnost a testování
V současnosti procházejí linkou sériově dva různé typy zásobníků Pronto, třetí je ve fázi programování. Quadrus přebírá kompletní offline programování: HORSCH poskytne STEP soubor zásobníku, Quadrus jej integruje do 3D softwaru robotické buňky, definuje svařovací parametry, navrhne dráhy svarů a vytvoří robotický program. Následně je program na zařízení doladěn online, aby bylo možné přesně nastavit polohu svarů.
Před zahájením sériové výroby byly první stroje s roboticky svařovanými zásobníky intenzivně testovány v okresním testovacím zařízení ve Schwandorfu. Teprve poté se začalo s menšími sériemi – nejprve 20 strojů, poté 50. Dnes jsou stroje s roboticky svařovanými zásobníky již delší dobu v provozu. „Zákazníci byli opravdu nadšeni,“ uvádí Florian Forster.
Pro příští rok je plánována výroba 350 až 400 zásobníků tímto postupem. Současně se pracuje na rozšíření technologie i na další typy zásobníků, například pro Maestro. Nejde přitom jen o programování, ale také o konstrukční úpravy, aby byly díly vhodné pro robotické svařování. Projekt je dlouhodobě koncipován: vyšší počty kusů, trvale vysoká kvalita a nižší potřeba pracovní síly v oblasti, kde je obtížné sehnat kvalifikované odborníky. „Chceme se tak připravit na budoucnost,“ shrnuje Florian Forster.