Fronius WireSense: Die Drahtelektrode als Sensor

Mit der WireSense-Technologie von Fronius wird der Draht zum 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 eine einfachere, robuste sowie präzise Alternative.

Mit WireSense tastet die Drahtelektrode das Bauteil ab und erkennt sowohl bei Blechen als auch bei Rohren Kantenposition und -höhe.

So funktioniert WireSense

Die WireSense-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. Zudem sind optische Sensoren meist als zusätzliche Hardware am Roboter angebracht und stellen eine Störkontur am Roboterarm dar. Je nach Bauteilzugänglichkeit macht das den Einsatz von Kameras oder Lasern problematisch. Der Drahtsensor bringt diesbezüglich keinerlei Einschränkungen mit sich.

WireSense kann mit jedem TPS/i Schweißsystem von Fronius genutzt werden, das mit der Hardware für den CMT-Schweißprozesses ausgestattet ist.

Wichtiger Schritt zu adaptivem Roboterschweißen

WireSense liefert Höheninformationen, die eine Vermessung von Bauteilkonturen und Spalten 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 eine hohe Nahtqualität gewährleisten zu können. Durch die genaue Erkennung im Vorfeld kann der Roboter nun vollautomatisch im optimalen Tempo fügen, was zur zusätzlichen Taktzeitoptimierung beiträgt.

Somit stellt die neue WireSense-Technologie sicher, dass immer an den exakten Nahtpositionen mit entsprechend optimierten Parametern geschweißt wird. Anschließende Sichtkontrollen können daher eventuell eingespart und Nacharbeiten sowie Bauteilausschuss bis zu 100 Prozent reduziert werden.

Voraussetzungen

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 aufgrund ihrer Flexibilität jederzeit möglich.