Automated welding

WeldQAS - Exampels of use

HKS WeldQAS
Process optimisation - Example of a process optimized badly
  • Two robots which shall respectively weld the same seam at two workpieces were programmed dissimilarly.
  • Although the seams are visually almost identical, they have different fusion penetrations.
  • Our QAS monitoring system recognizes this dissimilar programming of the robots.
QAS Beispiel ungenügender Prozess
Optimization by means of documentation while MIG – soldering
  • fluctuations and trends can be recognized by statistical analyses(e.g. because of wear).
QAS Beispiel Prozessoptimierung
Robot guided MAG-welding of exhaust systems (use of the ThermoProfilScanner)

Task: Proof and recognition of visible welding inconsistencies during MAG-welding.
Customer requested for a simpler and more robust handling as provided by an existing optical seam measuring system (after welding).
Proof of visible burn through.

HKS QAS Turbine
  • Ein Schweißfehler, der erst in der Endkontrolle der Engspaltschweißnaht durch Ultraschallverfahren bemerkt wird, stellt somit bereits ein unlösbares Problem dar, da dieser bereits durch 20 Schweißlagen überdeckt sein kann. Durch den Einsatz der Schweißdatenüberwachung wird die Einhaltung der Schweißwerte und die Kontrolle des Lichtbogens während der bis zu 23 h dauernden Schweißung ständig vorgenommen.
  • Durch die vielen Schweißlagen müssen eventuelle Probleme rechtzeitig erkannt werden, bevor weitere Schweißlagen die fehlerhafte Stelle überdecken. Im Unterschied zur Massenproduktion stellt die Turbinenwelle bereits in der Schweißfertigung einen erheblichen Wert dar. Allein die Vorfertigungsstufen nehmen teilweise mehrere Monate in Anspruch.
  • Mittels einer berührungslosen Erfassung der Werkstücktemperatur wird die Einhaltung der zulässigen Vorwärm- bzw. Zwischenlagentemperaturbereiche überwacht.
  • Durch die Schweißdatenüberwachung wird der Schweißer jederzeit über den Zustand der Schweißung informiert. Bei auftretenden Abweichungen entscheidet er darüber, ob er die Schweißung fortsetzt oder eine Nachbesserung einleitet.
  • Neben der Überwachung wird der Schweißdatendokumentation eine große Bedeutung beigemessen, da die Fertigungsdaten von jeder Turbinenwelle und jedem Fertigungsschritt dokumentiert und 20 Jahre archiviert werden müssen.
  • Die angefallenen Schweißdaten werden automatisch in das Datennetz des Betriebes übernommen.
Plasmatron brazing of car bodies (use of the ThermoProfilScanner)
  • Die Dokumentation der Schweißnähte für jedes Teil ist bei dieser Art der Fertigung zu aufwendig und kann auch später nicht verwendet werden, da die Teile und die Ergebnisse nicht zugeordnet werden können.
  • Die Auswertung von Fehlerprotokollen und statistischen Zusammenfassungen gibt dem Hersteller die Möglichkeit, die Anzahl der fehlerhaften Teile zu kontrollieren und rechtzeitig auf eine Erhöhung der durchschnittlichen Fehlerrate zu reagieren.
  • Die Daten werden deshalb in einem Ringspeicher erfasst und nach Auswertung nur als Zusammenfassung gespeichert.
HKS QAS Fehlerteil

Ein PKW-Zulieferer unterhält eine Fertigung von Schalthebeln für PKW-Getriebe. Die Fertigung erfolgt dabei in Fertigungsstraßen, wobei der Schweißprozess der gestanzten Teile nur einen Fertigungsschritt darstellt. Die Fertigung ist hocheffektiv und nur auf wenige Typen ausgelegt. In einer Fertigungsstraße werden nur Teile für eine Sorte Schalthebel gefertigt. Am Ende der Fertigungsstraße erfolgt die direkte Ablage in die Auslieferungspaletten des Getriebeherstellers. In einer Minute werden dabei 6 Schalthebel in einem Schweißautomaten gefertigt, wobei jedes Teil gleichzeitig von 6 Schweißbrennern bearbeitet wird. An einem typischen Arbeitstag werden bis zu 5400 Teile hergestellt und dabei 32400 Schweißnähte mit einer Dauer von 2 bis 6 s geschweißt. Die Anforderungen an die Schweißnähte sind nicht kritisch, aber alle Nähte müssen diese Anforderungen bei jedem Teil erfüllen.
Die Anlage ist so ausgelegt, das fehlerhafte Teile automatisch aussortiert werden.

MAG-Schweißen bei Abgassystemen (Einsatz des ThermoProfilScanners)

Unsere Aufgabe:

Nachweis der Erkennung von sichtbaren Schweißunregelmäßigkeiten beim MAG-Schweißen.

Der Kunde wünschte eine einfachere und robustere Handhabung als bei der vorhandenen optischen Nahtvermessung (nach dem Schweißen) sowie Nachweis einer sicheren Durchbranderkennung.

ThermoProfilScanner

Nachlauf zum Brenner: 40 mm
Abtastfrequenz: 100 Hz
Auflösung:  0,9 mm
Arbeitsabstand: 60 mm
Gasspülung Schutzgas: 3 l/min
Schweißgeschwindigkeit: 60 cm/min
Keine Wasserkühlung

HKS ThermoProfilScanner 3D-TPS-Prinzip MAG
ThermoProfilScanner Fehleranalyse
Fehlerbild: mehrfache Durchbrandfehler

Fehlerbild: mehrfache Durchbrandfehler

Durch die schlechte Wärmeleitung des Cr-Ni-Werkstoffes erfolgt der  Durchbrand erst ca. 15 mm nach dem  Lichtbogen. In diesem Fall sind in Schweißstrom und Schweißspannung keine   Durchbrandmerkmale erkennbar. Daher ist dies eine typische Anwendung für den TPS.

HKS ThermoProfilScanner Fehleranalyse Beispiel

Fehlerbild: geometrische Abweichungen und Nahteinschnürungen von 0,8 – 2 mm

Robotergeführtes Löten mittels Plasmatron im Karosseriebau (Einsatz des ThermoProfilScanners)

Unsere Aufgabe  

Erkennung von sichtbaren Schweißunregelmäßigkeiten
wie Bindefehlern und Poren größer 1 mm.

ThermoProfilScanner

Nachlauf zum Brenner: 7 mm
Abtastfrequenz: 100 Hz
Auflösung: 0,9 mm
Arbeitsabstand: 130 mm
Gasspülung Schutzgas: 3 l/min
Schweißgeschwindigkeit: bis zu 3 m/min
Keine Wasserkühlung

HKS ThermoProfilsScanner Karosseriebau
HKS ThermoProfilsScanner Karosseriebau Fehlerdetail
HKS ThermoProfilScanner Fehleranalyse Bindefehler groß

Die unmittelbare Fehlererkennung verhindert eine Weiterverarbeitung des Teiles bis zur Gesamtkarosse und spart damit 1000 EUR je rechtzeitig gefundenem Fehler.

Fehlerbild: großer Bindefehler

Bereits am Anfang verlagert sich die Naht an den Rand, dann Aufbruch und Bindefehler.

HKS ThermoProfilScanner Fehleranalyse Bindefehler klein

Fehlerbild: kleine Bindefehler

Bindefehler wurde verursacht durch schadhafte Elektrode

  • Zunehmend unruhiger Nahtverlauf zum Ende der Lötung
HKS ThermoProfilScanner Bindefehler

Fehlerbild: Keine Anbindung auf den ersten 5 mm