Laserová svařovací buňka, která promíjí nepřesnosti v plechu

Ve srovnání s konvenčním svařováním nabízí laserové svařování jednoznačné výhody: vyšší kvalitu svaru, vysokou pevnost spoje a zkrácení doby trvání procesu. Nová laserová svařovací buňka TruLaser Weld 5000 od firmy Trumpf přináší výrazné zjednodušení laserového svařování. Pomocí FusionLine zvládá buňka tzv. technologii tolerantního laserového svařování – to je proces laserového svařování s podáváním drátu, který umožňuje svařování dílů se spárami. Navíc lze použitím balíčku pro náběh výroby využít zkušeností odborníků Trumpfu, kteří poskytnou podporu při náběhu výroby prvního sériového dílu.

Laserové svařování je známé díky výborným výsledkům a velmi kvalitním pohledovým svarům. Nicméně k návrhu dílů určených pro laserové svařování je potřeba odborných znalostí. Konstrukce by měla povolit pouze minimální tolerance. FusionLine nyní představuje ideální doplněk. Touto metodou je možné během procesu svařování kompenzovat nepřesnosti dílů, a dokonce svařit až jeden milimetr širokou spáru. Přitom výsledky svařování metodou FusionLine, pokud jde o kvalitu svaru a rychlost procesu, jsou podstatně lepší než u konvenčně svařovaných dílů. Navržené díly pro konvenční svařování mohou být vyráběny, aniž by bylo zapotřebí je laserovému svařování přizpůsobovat. Uživatelé nemusejí dovybavovat svá svařovací zařízení, mohou přecházet z technologie FusionLine na klasické laserové svařování, svařování vedením tepla (kondukční) a hloubkové (penetrační) svařování. Mohou například jednu sérii, kterou se nevyplatí přizpůsobovat technologii laserového svařování, svařovat metodou FusionLine a další sérii technologií kondukčního nebo penetračního svařování, a to dokonce v rámci jednoho dílu.

Začátečníkům v oblasti laserového svařování poskytuje Trumpf při náběhu výroby podporu svých odborníků. V prvním kroku vybere uživatel společně s poradcem v oblasti aplikací firmy Trumpf díl, se kterým se provede simulace fáze náběhu výroby. Během třídenního workshopu se uživatel naučí nejprve základům konstrukce dílů pro laserové svařování a konstrukce přípravku. Tyto znalosti jsou pak prakticky uplatněny na vybraném dílu. Následně Trumpf navrhne přípravek, zatímco uživatel připraví díl podle naučených zásad ve svém CAD systému. Po uvedení nového stroje do provozu provede aplikační inženýr společně se zpracovatelem plechu náběh výroby dílu. Přitom odborník vytvoří program a optimalizuje parametry. Tak se uživatel učí přímo v praxi na skutečném sériovém dílu pravidla, která jsou důležitá pro laserové svařování, a stroj po instalaci velmi rychle produktivně využívá.

Aby byl svar pokud možno co nejméně vystaven oxidaci, používá se při laserovém svařování ochranný plyn. Dosud přiváděla ochranný plyn ke svaru fixní tryska upevněná na obráběcí optice. Přitom se musela při změnách směrů svařovaného švu otáčet celá robotická laserová hlava. Nový stroj má díky otočnému modulu pro vedení ochranného plynu pohyblivou trysku, která se otáčí kolem optiky. Výsledkem je zkrácení časů svařování, protože se robot nemusí tolikrát přeorientovávat. To také zjednodušuje programování a konstrukci upínací techniky.

Nový stavový monitor poskytuje kromě obrazu z kamery snímající pracovní prostor více informací o stavu výroby. Zobrazuje rovněž dobu zbývající do konce programu, aktuální svařovací program a počet vyrobených dílů. Výrobce svařenců tak jediným pohledem zjistí nejdůležitější ukazatele. Pomocí této obrazovky mohou uživatelé – i bez znalosti programování – provádět jednoduché úkony, jako je výběr uložených obráběcích programů.

Konstrukce TruLaser Weld 5000 se v některých ohledech liší od předchozího modelu. Nové laserové svařovací pracoviště nese charakteristické prvky Cube Designu. Pro ergonomickou práci a lepší obsluhu je stroj vybaven také lineárně pojízdným nosným ramenem pro ovládací panel. Vně stroje byla zvolena světelná signalizace stavu, která se již osvědčila u řady TruLaser Cell. Modré trvale svítící světlo například signalizuje, že stroj je v režimu Teach (učení). Větší okna usnadňují pohled do ochranné kabiny. Vnitřní prostor dostal nový koncept osvětlení a odsávání.

Laserová svařovací buňka pracuje s laserem TruDisk firmy Trumpf, který může kromě svařovací buňky napájet i další stroje, jako např. 2D laserový řezací stroj. V takové síti laserových pracovišť sdílí více strojů jediný laserový zdroj. To může výrazně snížit počáteční investici do nového stroje.

TruLaser Center 7030, vysoce precizní plně automatický stroj, se do značné míry sám stará o výrobu. Nabízí maximálně efektivní, automatizované a synchronní procesy od programování až po třídění a stohování obrobků. Stroj přitom pracuje s hybridním pohonným systémem, aby byl schopen odstranit všechny překážky v procesu laserového řezání. Patří mezi ně mj. prostoje kvůli kolizím se sklopenými díly, dodatečné opracovávání mikromůstků, návary na spodní straně dílů a vysoká náročnost programování.

Plech a řezací hlava se pohybují současně a podpěrné rošty jsou nahrazeny kartáčovými stoly. Stroj může spolehlivě vyhazovat malé díly a třídit je do kontejnerů, likviduje zbytky a strusku, odebírá, třídí a stohuje větší díly souběžně s hlavním časem. Kromě toho si na minimální ploše sám nakládá surové plechy, stohuje zbytkové mříže a je z velké části automaticky programován. Ke komplexně pojatému konceptu přispívá mnoho nových, pokrokových a patentovaných detailních řešení.

TruLaser Center 7030 pracuje s pevnolátkovým laserem TruDisk o výkonu 6 kW. Plech o relativně velké hmotnosti se přesně pohybuje po stole s kartáči ve směru osy Y. To zajišťují dvě řešení – plech (největší formát o rozměrech 3 000 mm x 1 500 mm) se pohybuje přes krátkou stranu; a řezací optika, která pojíždí hlavně ve směru osy X, má další osu ve směru Y s dráhou pojezdu ±55 mm. Takže u malých obrysů stačí polohovat jen malé hmotnosti, což umožňuje vysokou dynamiku.

V hybridním stroji musí být podpěrný stůl, na kterém leží plech, pod dráhou pojezdu řezné hlavy dělený. Tím vzniká mezera, kterou může laserový paprsek vycházet směrem dolů a kterou se také odsává struska, odpadávající zbytky materiálu a řezný plyn. Aby se tam nezachytávaly žádné obrysy plechu a bylo možné efektivní odsávání, vynalezli vývojáři SmartGate: dva unášeče, které se pohybují synchronně s řezací hlavou. Mohou měnit svou vzájemnou vzdálenost za účelem vytvoření různě velkých průchozích otvorů. Plech je v průběhu řezání spolehlivě podpírán, zároveň mohou být malé díly rozměrů do 160 x160 mm odebírány směrem dolů. Na řezné hlavě je umístěn výtlačný píst, který vyráží plechové díly dolů. Ideální bod pro vytlačování dílů vypočítává automaticky programovací systém TruTops Boost v závislosti na obrysu dílu. Vzhledem k tomu, že unášeče zespodu tvoří paralelní podpěru plechu, nemohou se obrobky sklopit. Zbytky a struska padají přímo do vozíku na šrot nebo jsou ze stroje vyváženy dopravníkovým pásem. Díly zachytává zajíždějící třídicí výhybka, SortMaster Box Linear je pak rozděluje až do osmi kontejnerů.

Zařízení SmartLift a SortMaster Speed pro automatické odebírání ostatních dílů zespodu zvedá vyříznuté díly ze zbytkové mříže volně polohovatelnými kolíky. Celkem je k dispozici 180 kolíků, nazývané také piny. Každý z nich dokáže zvednout až deset kilogramů. Díky tomu je dosahováno mnohem větší síly, než je tomu u současného řešení pomocí přísavek. Zároveň shora proti kolíkům tlačí SortMaster Speed svými deskami osazenými přísavkami a zajišťuje tak přesné lineární vedení při zvedání. Tím lze spolehlivě zabránit jejich zaseknutí v řezné spáře. Každé ze dvou teleskopických ramen zařízení SortMaster Speed je vybaveno třemi deskami s přísavkami a může díly odkládat a stohovat až na osm europalet zaujímajících celkovou plochu 1,6 x 4,8 m.

Optimální pozice kolíků a přísavek vypočítává TruTops Boost rovněž automaticky. Mohou tak být odebírány velmi rozměrné i menší díly až do velikosti kreditní karty. Složité nebo velmi malé tvary, které byly dosud považovány za strojově neodebíratelné, lze také spolehlivě a bez dalšího programování vyzvednout a odebrat z tabule plechu. Strategie pro odebírání a řezání dílů na sebe navazují tak, aby stroj během odkládání dílů pokračoval v řezání.

Produktivita na jednotku plochy je dnes důležitým kritériem pro rozhodování. Šetřit místem se podařilo díky řešení, které dočasně využívá dopravní trasu ve výrobní hale. Stroj má tři zásuvné vozíky, které mají elektrický pohon a mohou vyjíždět do uličky. Do prostředního vozíku se mohou vysokozdvižným vozíkem z uličky zakládat palety se surovým materiálem do výšky stohu až 130 mm o maximální hmotnosti tři tuny. Dále má stroj k dispozici vozík pro stohování zbytkových mříží až do výšky 250 mm a vozík, který vyváží ze stroje palety s vyřezanými díly. Oddělování, zvedání a vkládání plechů do upínacích čelistí probíhá automaticky a souběžně s odebíráním zbytkové mříže.

Nejrůznější možnosti a synchronní funkce jednotlivých procesů s sebou nevyhnutelně přináší nutnost plně automatizovaného programování. Po odeslání dokumentu s odpovídajícími údaji k zakázce, tzn. tvar, počty kusů, typy materiálů, tloušťky plechu, vyjdou ze stroje hotové díly vytříděné a vyskládané podle specifikace zakázky. To zahrnuje rozmístění dílů na tabuli, přiřazení jednotlivých technologií řezání, strategie odebírání dílů a umístění vyřezaných dílů na odkládací plochy, popř. jejich skluz do třídicích beden. SmartGate, výtlačný píst, kolíky, třídicí výhybka a SortMaster Speed přitom nemusejí být programovány každý zvlášť. Simulace běžící na pozadí zohledňují specifika tvarů dílů i vlastnosti materiálu. Jsou podporovány přehledným sledováním zakázek, které je součástí softwaru programovacího systému TruTops Boost.

Stroj TruLaserCenter 7030 je schopen pracovat po dlouhou dobu samostatně a bez zásahu obsluhy. Tato skutečnost plus vybavení všemi potřebnými rozhraními a funkcemi z něj činí ideální stroj pro „Průmysl 4.0“. Lze přímo použít mnoho řešení TruConnect: Performance Cockpit poskytuje přehled o důležitých výrobních datech. Dot Matrix Code podporuje propojování různých technologií obrábění a vnáší transparentnost do sledování dílů. Pomocí dálkového ovládání snižuje aplikace Mobile Control na minimum dobu, kdy je zapotřebí přítomnost obsluhy.

Stroj TruLaser Center 7030 byl vyvinut pro zpracovatele plechů, kteří velkokapacitně řežou plechy od jednoho do dvanácti milimetrů. Při využití ve dvou směnách klesají náklady na obrábění až o 30 procent v porovnání se standardními automatizovanými stroji s pevnolátkovými lasery.

Trumpf

Roman Haltuf, Aleš Plešinger

marcela.nahlovska@cz.trumpf.com

www.cz.trumpf.com