Avainsana-arkisto: OTC

OTC Daihenin uuden AC MIG pulssihitsauskoneen tuomat edut

(Artikkeli on julkaistu Hitsaustekniikka-lehdessä 2/2010) Levyrakenteiden hitsauksessa törmätään useasti liitoksiin, joiden sisältämä suuri ilmarako tulee täyttää hitsiaineella. Suuri rako tekee tällaisten liitosten hitsaamista hankalaa, koska perusaineen lämmönvaraamiskyky on huono. Lopputuloksena on useasti hitsin läpisulaminen, joka johtuu kohtuuttoman suuresta lämmöntuonnista. Hitsin sulaminen lävitse on estettävissä hitsausvirtaa pienentämällä, mutta tämä taas vaikeuttaa raon hitsaamista umpeen. Käänteisesti ajatellen voidaan todeta, että liitosten välisen suuren raon täyttäminen hitsiaineella vaatii hitsausvirran kasvattamista, mutta samalla lisääntyy lämmöntuonti ja sen johdosta kasvaa myös riski hitsin läpipalamiselle. Tämä johtuu siitä, että hitsausvirta liittyy suoraan lisäaineentuottoon tavallisessa tasavirtaisessa (DC) MIG/MAG-hitsauksessa. Näin ollen on äärimmäisen vaikea määrittää sopivat hitsausolosuhteet automatisoidussa ja robotisoidussa hitsauksessa, ja vaikka ne onnistuttaisiinkin määrittämään, niin lopulta epästabiili valokaari vaikeuttaa hitsin laadun säilyttämistä ja hallintaa.

Kuva 1. EN-suhteen muutoksen vaikutus lisäaineentuottoon ja hitsausvirtaan.

Vaihtovirtainen (AC) pulssi MIG/MAG-hitsausprosessi on yksi niistä vaihtoehdoista, jolla edellä kuvatut vaikeudet ja ongelmat voidaan ratkaista. AC pulssitetussa MIG/MIG-hitsauksessa lisäaineentuoton ominaiskäyrää hitsausvirran funktiona voidaan muuttaa säätämällä EN-suhdetta, joka on negatiivisen jakson suhde hitsausvirran napaisuuteen yhdessä AC-pulssijaksossa. Vertailtaessa eri EN-suhteita samalla hitsausvirralla, voidaan todeta, että suurempi EN-suhde johtaa korkeampaan lisäaineentuottoon ja pienempi EN-suhde vastaavasti alhaisempaan lisäaineentuottoon (kuva 1). Kun lisäaineentuonti pidetään vakiona ja vain EN-suhde muuttuu, voidaan todeta, että hitsausvirtaa voidaan vähentää suuremmalla ja kasvattaa pienemmällä EN-suhteella (kuva 1). Kun hitsauskoneessa on tämän kaltainen ominaisuus, voidaan lämmöntuontia perusaineeseen ja hitsiaineentuottoa säätää erikseen ja ratkaista näin edellä kuvattu ongelma.

OTC:n uusi AC MIG pulssihitsauskone DW-300+

Japanilainen hitsausteknologiaa valmistava OTC Daihen, joka on maailman suurin pulssihitsauskoneiden valmistaja, on kehittänyt uuden version AC MIG pulssihitsauskoneesta. Kyseessä on alun perin vuonna 1999 Toyotan autotehtaiden alumiininhitsaustarpeisiin kehitetyn AC MIG hitsauskoneen kolmas versio, joka sisältää alan viimeisintä teknologiaa, sisältäen kaikkiaan 5 eri patenttia.

Kuva 2. OTC Daihenin kehittämä DC/AC-pulssihitsauskone mallia DW300 plus.

Kuvan 2 mukainen OTC Daihenin täysin digitaalisesti ohjattu kaksoisinvertteri AC MIG pulssihitsauskone on tyypiltään DW300 plus, omaa 300 A tehon 80 % paloaikasuhteella. Se soveltuu 0.8-1.2 mm langoille ja mahdollistaa hitsata mm. seuraavat materiaalit: teräs, pehmeä ja kova alumiini, ruostumaton teräs, kaarijuotospronssi, titaani ja magnesium. Hitsausprosesseja on valittavissa vakiona AC/DC aaltopulssi MIG, AC/DC pulssi MIG ja DC pulssi MAG.

Uudessa mallissa EN-suhdetta voidaan säätää entistä laajemmin, alumiinille välillä 0-40 % ja teräkselle välillä 0-80 %. EN-suhteella 0 % hitsausprosessi vastaa täysin perinteistä DC-pulssihitsausta. Kuvassa 3 on esitetty hitsiaineentuottoa pehmeän teräksen ja alumiinin hitsauksessa 1.2 mm langalla AC MIG pulssihitsauksella. Kuvasta voidaan nähdä, että toisin kuin alumiinilla, terästä hitsatessa EN-suhteen muutoksella ei ole merkittävää muutosta hitsiaineentuottoon, kun hitsausvirta on alle 150 A. Vasta kun hitsausvirta ylittää 200 A, voidaan terästä hitsatessa EN-suhteen muutoksella (0-80 %) hallita lisäaineentuottoa. Jotta teräksen hitsauksessa saavutetaan yhtä hyvä suorituskyky kuin alumiinilla, tulee ottaa käyttöön erityinen hitsausvirran aaltomuodonhallinta, kun EN-suhde on yli 50 %. Tämä on yksi merkittävistä tekijöistä AC MIG pulssihitsausprosessissa, jotta kyetään ylläpitämään stabiili valokaari ja lisäaineen siirtyminen. Valokaaren stabilointi tapahtuu hitsauskoneen sisältämän älykkään suodattimen avulla, joka tarkkailee ja analysoi valokaaren pituudesta seuraavaa jännitettä.

Kuva 3. EN-suhteen vaikutus lisäaineentuottoon. Kuvassa vasemmalla teräs ja oikealla alumiini.

Tämä uusi hitsauskone sisältää kaksi eri hitsausvirran aaltomuodonhallintatoimintoa. Ensimmäistä tapaa käytetään alle 30 % EN-suhteille ja toista sen yli oleville aina 80 % EN-suhteeseen asti (kuva 4). Kun EN-suhdetta muutetaan, synerginen AC-pulssiohjaus säätää automaattisesti langansyöttönopeutta pitääkseen asetetun hitsausvirran.

Kuva 4. AC-aaltopulssimuodot (EP=positiivinen elektrodi, EN=negatiivinen elektrodi). Kuvassa vasemmalla EN-suhde 30% asti ja oikealla yli 30%.

AC-pulssihitsauksen tuomia etuja

Seuraavassa on lueteltu muutamia AC MIG pulssihitsauksen tuomia etuja perinteiseen DC pulssihitsaukseen nähden.

Tunkeuman syvyys hallittua
Hitsin tunkeumaa perusaineeseen ja sitä kautta hitsin poikkileikkauksen muotoa voidaan hallita EN-suhteen määrityksen avulla. On havaittu, että alle 30 % EN-suhteen muutoksilla ei ole vaikutusta hitsin poikkileikkauksen muotoon. Lisäksi on todettu, että teräksen hitsauksessa vaaditaan noin kaksi kertaa suurempi EN-suhde alumiinin hitsaukseen verrattuna, jotta saavutetaan vastaavanlainen tunkeuman muoto.

Parempi ilmarakojen täyttö
AC MIG/MAG pulssihitsaus soveltuu perinteistä pulssihitsausta paremmin ilmaraollisten liitosten hitsaukseen, koska lisäaineentuottoa voidaan kasvattaa EN-suhdetta muuttamalla ilman, että hitsausvirtaa kasvatetaan (kuvat 5 ja 6).

Kuva 5. Ilmaraon vaikutuksen vertailua alumiinin DC/AC-pulssihitsauksessa. Perusaine 1.0 mm AlMg3 ja lanka 1.2 mm AlMg5.

Kuva 6. Ilmaraon vaikutuksen vertailua teräksen DC/AC-pulssihitsauksessa. Hitsausvirta 180 A ja nopeus 80 cm/min.

Suurempi hitsausnopeus, parempi laatu
AC MIG/MAG pulssihitsaus mahdollistaa perinteistä DC pulssihitsausprosessia suurempien hitsausnopeuksien käytön (kuva 7). Se poistaa tarpeen lyhentää valokaaren pituutta ja vähentää hitsausvirheiden, kuten reunahaavan, kupumaisen hitsin ja roiskeiden syntymistä. Hyvänä esimerkkisovelluskohteena on autoteollisuus.

Kuva 7. Esimerkki: Saavutetun maksimihitsausnopeuden vertailua AC/DC pulssihitsauksessa.

Servo-ohjattu langansyöttöjärjestelmä

AC MIG hitsauskoneen kanssa robottijärjestelmissä käytettäväksi soveltuu AC-servo-ohjattu langansyöttöjärjestelmä. Kahdesta eri langansyötöstä koostuva järjestelmä on täysin robotin ohjaama, jolloin langansyötön tasaisuus ei ole lainkaan riippuvainen robotin liikkeistä. Kuvan 8 mukaisessa hitsauspolttimessa on kaksi vetävää servo-ohjattua rullapyörää, jotka tuottavat tasaisen ja tarkan langansyötön. Langan paikoitus on parantunut vähintään kolmasosaan tavallisesta ja on luokkaa 0,2 mm.

Kuva 8. OTC:n hitsauspoltin AC servo-ohjatulla langansyötöllä mahdollistaa tarkan ja tasaisen langansyötön.

Lisäksi langansyöttöön kuuluu lankakelan tai -tynnyrin päähän sijoittuva apulangansyöttölaite (kuva 9), jossa on AC-moottorilla ohjatut työntöpyörät. Apulangansyöttölaitteen tehtävänä on pienentää langansyötön kuormaa ja helpottaa langan tasaista kulkua.

Kuva 9. OTC:n apulangansyöttölaite pienentää langansyötön kuormaa.

Servopolttimeen liittyy myös ohjelmallisia lisätoimintoja. RS-aloitus (Retract Start) on valokaaren sytyttämisessä käytetty langansyöttömenetelmä, joka parantaa hitsauksen aloituksia. Hitsauksen aloitusvaiheessa langan pään koskettaessa kappaletta, robotti vetää langan poispäin kappaleesta, jonka jälkeen valokaari syttyy. Menetelmä nopeuttaa sytytysvaiheen keston kolmasosaan ja tuottaa merkittävästi vähemmän roiskeita. Lisäksi valokaaren sytytyksessä syntyvien häiriöiden määrä vähenee merkittävästi, taaten 100% hitsauksen aloitusvarmuuden.

Synkro-MIG on toiminto, joka hitsauspolttimen levittävää liikettä käytettäessä synkronoi hitsausvirran ja robotin paikan. Tällöin esimerkiksi paksun ja ohuen levyn liitoksen hitsaaminen on mahdollista levittävällä liikkeellä siten, että hitsausparametreja muutetaan lennosta paksun ja ohuen levyn välillä (kuva 10).

Kuva 10. OTC:n Synkro-MIG toiminto mahdollistaa hitsausparametrien muutosten synkronoinnin robotin liikkeiden kanssa.

FC-MIG on toiminto, joka mahdollistaa lisäksi pulssittaa hitsauslankaa edestakaisin ja on synkronoitu pulssihitsausvirran kanssa. Tämä mahdollistaa saada hitsauksen jäljestä lähes samanlaista kuin TIG-
hitsauksesta.

Yhteenveto

AC MIG pulssihitsauskone ja AC-servo-ohjattu langansyöttöjärjestelmä soveltuu erityisesti robottisovelluksiin, joissa vaaditaan erityistä laatua, tarkkuutta ja hitsausprosessin hallintaa, kuten esimerkiksi ohutlevyjen ja alumiinin hitsaus. Hitsausparametrien sisältämän EN-suhteen säätö mahdollistaa hitsisauman muodon ja tunkeuman syvyyden hallinnan yhtä parametria säätämällä. AC MIG pulssihitsaus mahdollistaa robotisoidun hitsauksen suuremmat hitsausnopeudet ilman, että hitsien laatu kärsii.

Lisätietoja:
Kimmo Yli-Anttila
Finnrobotics Oy
050 – 383 4800
info(at)finnrobotics.fi

OTC Daihenin uusi hitsausrobotti AII-B4 on kokoluokkansa nopein

Japanilainen hitsausrobottivalmistaja OTC Daihen on julkistanut suurta suosiota saavuttaneesta AX-V4AP hitsausrobottimallistaan uuden entistäkin nopeamman ja kompaktimman version tyypiltään AII-B4. Robotin lisäksi markkinoille on tullut myös uusi robottiohjainmalli AXC II.

OTC Daihen oli aikoinaan ensimmäisten robottivalmistajien joukossa kehittämässä hitsausrobottia, jossa poltinkaapeli on integroitu robotin rungon sisään, kulkien hitsauspolttimeen ranteen 6-akselin lävitse. Uudessa AII-B4 robottimallissa poltinkaapelin sijaintia ja kulkua on kehitetty entisestään, lopputuloksena yhä kestävämpi ja huomaamattomampi kaapelipaketti. Tämän lisäksi myös hitsauskoneen plus-kaapeli on integroitu robotin rungon sisälle.

OTC Daihen tunnetaan nopeista ja laadukkaista roboteista. Uusi AII-B4 onkin kokoluokkansa nopein hitsausrobotti maailmassa. Uutuusmalli omaa edeltäjäänsä jopa 40 % suuremman maksiminopeuden. Robotin akseleiden 1-3 maksiminopeus on 210 º/s, 4-5 akseleilla 420 º/s ja 6-akselilla 620 º/s. Suuresta nopeudesta huolimatta robotti kykenee ±0,08 mm toistotarkkuuteen.

AII-B4:n runkorakenne ja käsivarren sekä ranteen hoikka muotoilu helpottavat pääsyä ahtaisiinkin paikkoihin. Keventynyt käsivarsi on paksuudeltaan vain 130 mm. Uudistunut 165 kg massan omaava runko mahdollistaa entistäkin laajemman työalueen. Työalue on R285-1411 mm, jossa kasvua on tapahtunut sisemmän säteen suuntaan. AII-B4 hitsausrobotti on saatavilla myös pidemmällä käsivarrella. Tyypin AII-B4L suurempi työalue yltää aina 2008 mm asti.

Hitsausrobottien lisäksi OTC Daihen valmistaa myös hitsausvarustuksen. AII-B4:n uusi langansyöttölaite on kooltaan aiempaa pienempi. Hyvin suojattu langansyöttölaite parantaa robotin luokse pääsyä hankaliin paikkoihin, pienentäen samalla törmäyksen riskiä. Uudistuneeseen hitsausvarustukseen kuuluvat myös muun muassa uudet kaasu- ja vesijäähdytteiset hitsauspoltinmallit, jotka mahdollistavat robotin 6-akselin rajattoman pyörityksen. Robotin ranteen läpi kulkeva poltinkaapeli yhdistettynä hitsauspolttimen rajattomalla pyörityksellä 6-akselin ympäri tekee poltinkaapelin olemassa olon huomaamattomaksi.

Uudistunut robottimallisto käsittää kaikkiaan 4, 6 ja 20 kg kuormankantokyvyn omaavat hitsausrobotit, joista 4 ja 6 kg mallit ovat saatavilla vaihtoehtoisesti myös pidemmällä käsivarrella.

Uudistunut robottiohjain AXC II

Myös robotin AXC-ohjain on kokenut kattavan uudistuksen. Ulospäin näkyvimmät muutokset uudessa AXC II -ohjauksessa ovat merkittävästi pienentyneet ulkomitat, parannettu jäähdytysteho ja pölyntiiveys (IP 64). Huollettavuutta on parannettu ohjauskaapin rakennemuutoksilla ja komponenttien sijoittelulla.

AXC II –ohjauksen alusta on päivittynyt Windows NT:stä XP-pohjaiseksi. Yhdellä ohjauksella kyetään ohjaamaan samanaikaisesti jopa 9 robottia, yhteensä kaikkiaan 54 servoakselia.

Uusi ohjausjärjestelmä on edeltäjänsä tavoin varustettu monikielisellä käyttöliittymällä, jossa operaattoreiden riemuksi on valittavissa myös suomen kieli. Suomenkieliset valikot, toimintopainikkeet ja virheilmoitukset helpottavat robotin käyttöä entisestään.

Ohjauksen ennakoivaa huoltoa ja robotin toimintavarmuutta parantavia toimintoja on kehitetty. Ohjausjärjestelmä tarkkailee osien käyttötunteja ja huoltorajan lähestyessä se tiedottaa käyttäjälle ja opastaa huoltotoimenpiteen suorittamisessa. Ohjausjärjestelmä sisältää 1000 viimeisimmän virheilmoituksen lokin ja se näyttää graafisesti virheiden esiintymistaajuuden.

Yksi uusista hitsaukseen liittyvistä ominaisuuksista on uudentyyppinen koordinaatisto, joka sijoittuu hitsauksen aloituspisteeseen suuntautuen kohti lopetuspistettä. Tätä koordinaatistoa voidaan käyttää apuna robotin liikeratojen kopioinnissa, siirrossa, peilauksessa yms. ohjelmointia tehostavissa toiminnoissa.

OTC Daihenille uusi moderni robottitehdas Japaniin

OTC Daihenin uusi robottitehdas Japanissa otetaan käyttöön tammikuussa 2008. Uudet huippumodernit tilat sijaitsevat Rokko-saarella, joka on louhittu Rokko-vuoresta ja laajennettu meren päälle.

Osittain kuusikerroksisen tehtaan lattiapinta-ala on kaikkiaan noin 50000 neliömetriä. Uusi tehdas keskittyy pelkästään hitsausrobottien valmistukseen ja kehitykseen. Suurempien tilojen yhteydessä myös robottien tuotantoa on tehostettu. Tehokkaamman ja suuremman tuotantokapasiteetin ansiosta OTC-robottien vuotuinen valmistusmäärä kasvaa noin 8000 hitsausrobottiin.

Kuvia OTC:n uudesta tehtaasta.

Kuva tehtaalta Rokko-vuorelle päin.

OTC Daihen myyntiykkönen vuonna 2014?

Daihen Corporation tunnetaan korkealaatuisten hitsauskoneiden ja teollisuusrobottien valmistajana. Sen valmistamia tuotteita myydään kaikkialla maailmassa OTC brändillä. Daihen on asettanut tavoitteekseen olla ykkönen hitsauskoneiden ja robottien myynnissä vuonna 2014.

Tähän tavoitteeseen Daihen pyrkii kolmivuotisjakson suunnitelmallaan, jonka tavoitteena on kasvattaa organisaation kokonaismyyntiä yli 100 miljardiin jeniin vuonna 2008. Lisäksi tavoitteena on mannerten välisen myynnin osuuden kasvattaminen 30 %:iin, viime vuotuisen osuuden ollessa 18 %.

Daihen vahvistaa toimintaansa eri puolilla maailmaa lisäämällä tuotantoa ja tehostamalla myyntiverkostoa. Se on tehnyt Pohjois-Amerikassa uuden partnerisopimuksen hitsauskoneita ja langansyöttölaitteita valmistavan yrityksen kanssa. Euroopassa OTC:n tuotteiden jälleenmyyjäverkosto on laajentunut itään, mm. Turkkiin, Sloveniaan ja Venäjälle. Lisäksi Euroopassa pyritään vahvistamaan asemaa pulssi MIG-hitsauskoneiden markkinoilla. Kiinaan avataan uusi tyristorihitsauskoneita valmistava tehdas, jonka viisi kertaa suurempi kapasiteetti vastaa paremmin Kiinan kasvavia markkinoita. Myös Aasian kasvanut myynti on johtunut Thaimaassa sijaitsevan AC-hitsauskoneita ja polttimia valmistavan tehtaan laajentamiseen.

Daihenilla uskotaan, että edellä mainittujen toimintojen avulla se saavuttaa ykkösaseman hitsauskoneiden ja robottien yhdistetyssä myynnissä vuonna 2014.

Tiivistelmä haastattelusta: Mr. Fumiyoshi Kawahara, Daihen Corporation, General Manager of International Operation, The Japan Welding News for the Word – Summer Issue 2007.