Robot tekrar ediyorsa dikişi neden kaçırır?
Endüstriyel robot programlanan noktaya her seferinde çok küçük bir sapmayla geri döner; buna tekrarlanabilirlik denir. Robot dikişi kaçırıyorsa değişen şey robot değil, dikişin robota göre konumudur. Bunun dört olası nedeni vardır: parçanın kendisi, parçayı tutan fikstür, torcun robota göre konumu (TCP, takım merkez noktası) ve programın varsayımları.
Isıl çarpılma beşinci bir etkendir ve diğerlerinden farklı davranır, çünkü parça kaynak sırasında hareket eder. Kaynak bölgesi ısınırken genleşir, soğurken büzülür; bu da parçada boyuna ve enine çekmeye ve açısal çarpılmaya yol açar. Uzun bir dikişin başında doğru yerde olan tel, dikişin sonuna doğru kayabilir.
Sapma nereden geliyor? Önce ölçün
Teşhisin ilk adımı, sapmanın rastgele mi yoksa sistematik mi olduğunu görmektir. Yeni bir sensör almadan ya da programa dokunmadan önce birkaç gün veri toplayın.
Basit bir yöntem: her parçada dikişin başında, ortasında ve sonunda tel ucunun birleşim çizgisine göre ne kadar kaydığını ölçün ya da kesitten okuyun. Her ölçümün yanına parçanın tedarikçisini, kalıbını, lot numarasını, fikstür istasyonunu, tarihi ve saati ve son TCP kontrolünden bu yana geçen süreyi yazın. Birkaç düzine parçalık bir tablo çoğu zaman tartışmayı bitirir.
| Ne görüyorsunuz? | Muhtemel neden | İlk kontrol |
|---|---|---|
| Her parçada aynı yöne, aynı miktarda kayma | TCP kayması, fikstürün yer değiştirmesi ya da program noktası | TCP kontrolü, fikstür referans ölçümü |
| Sapma bir çarpışmadan ya da torç değişiminden sonra başladı | TCP | TCP kontrolü ve kalibrasyonu |
| Sapma belirli bir tedarikçinin, kalıbın ya da lotun parçalarında çıkıyor | Parça varyasyonu | Parça ölçümü, tedarikçide düzeltme ya da dikiş bulma |
| Sapma parçadan parçaya rastgele, deseni yok | Fikstürde boşluk, bağlama sırası, yükleme farkı | Pimler, bağlamalar, operatörün yükleme şekli |
| Sapma dikiş boyunca büyüyor | Isıl çarpılma | Kaynak sırası, puntalama, bağlama |
| Sapma haftalar içinde yavaşça büyüyor | Fikstür aşınması, pimlerde sıçrantı birikmesi | Pim ve dayama yüzeylerinin ölçümü |
| İki istasyonlu döner tablada yalnızca bir tarafta görülüyor | İki fikstür arasındaki fark | İki fikstürün karşılaştırmalı ölçümü |
Nedeni ayırt etmek için üç basit test
Tablo bir yön gösterir; aşağıdaki üç test ise çoğu zaman kesin cevabı verir. Hiçbiri ek donanım gerektirmez.
- Arksız deneme. Bağlanmış bir parçada teli sabit boyda kesin ve programı ark açmadan, düşük hızda çalıştırın. Tel ucunun dikişin başında, ortasında ve sonunda birleşim çizgisine göre nerede durduğuna bakın. Tel soğuk parçada çizginin üzerindeyse ama kaynak sırasında dikiş kayıyorsa, sebep büyük olasılıkla ısıl çarpılmadır. Tel soğuk parçada da çizginin dışındaysa sebep parça, fikstür ya da TCP'dir.
- Aynı parçayı yeniden bağlamak. Tek bir parçayı fikstürden beş altı kez çıkarıp yeniden bağlayın ve her seferinde aynı noktayı ölçün. Aynı parça her bağlamada farklı bir yere oturuyorsa sorun fikstürde ya da yükleme şeklindedir. Aynı parça hep aynı yere oturuyor ama farklı parçalar farklı yerlerde duruyorsa sorun parçalardadır.
- Referans noktası kontrolü. Hücreye sabit bir referans ucu koyun ve robotu düzenli olarak bu noktaya gönderin. Tel ucu referansla çakışmıyorsa TCP kaymıştır. Bu kontrolü her çarpışmadan ve her torç değişiminden sonra tekrarlamak sonraki teşhisleri de kolaylaştırır.
Düzeltmeler hangi sırayla yapılmalı?
Doğru sıra, sorunu kökünden çözen ve en ucuz olan adımla başlar. Dikiş takibi listenin sonundadır, çünkü kalan değişkenliği telafi eder ama nedenini ortadan kaldırmaz.
- Fikstür ve parça oturması. Parça her seferinde aynı referanslara oturuyor mu, bağlamalar doğru sırayla kapanıyor mu, pimler aşınmış mı? Robot, bir kaynakçı gibi açılmış bir aralığı fazladan metalle doldurarak idare edemez. İlk iş, birleştirme aralığını fikstür ve parça kalitesiyle kontrol altında tutmaktır.
- TCP kalibrasyonu ve torç bakımı. Çarpışmalar, yanlış tanımlanmış bir TCP ve torç ya da torç boynu değişimleri torcu konumundan kaydırır. Düzenli TCP kontrolü, sabit serbest tel boyu için tel kesme, gaz memesinin sıçrantıdan temizlenmesi ve kontak memenin zamanında değiştirilmesi bakım planında yer almalıdır. TCP'ye güvenebildiğinizde kalan sapmanın parçadan geldiğini çok daha hızlı görürsünüz.
- Program. Isıl çarpılmada çözüm çoğu zaman kaynak sırasıdır: dikişleri tarafsız eksene göre dengeli dağıtmak, uzun bir dikişi tek yönde bitirmemek, geri adım (back-step) ya da atlamalı kaynak uygulamak ve puntaları doğru sırayla atmak. Torç açısı ve nokta yerleşimi de gözden geçirilir.
- Dikiş bulma ya da dikiş takibi. Bütün bunlardan sonra hâlâ tel ucunun tolere edemeyeceği bir değişkenlik kalıyorsa, sorunu sensörle çözmenin zamanı gelmiştir.
Her adımdan sonra aynı ölçüm tablosunu tekrarlayın. Bir düzeltmenin işe yarayıp yaramadığını ve sapmanın ne kadarını giderdiğini ancak böyle görebilirsiniz.
Dikiş bulma ile dikiş takibi aynı şey mi?
Hayır. Dikiş bulma (seam finding), kaynaktan önce dikişin başlangıcını ve konumunu bulur ve programı buna göre kaydırır. Kaynak dikişi takibi (seam tracking) ise yolu kaynak sırasında sürekli düzeltir. Parça kaymış ama şekli bozulmamışsa dikiş bulma yeterli olabilir. Dikiş kaynak sırasında hareket ediyorsa, yani ısıl çarpılma varsa, dikiş takibi gerekir.
Hangi yöntem hangi işe uyar?
Sektörde üç yaygın yöntem kullanılır. Aşağıdaki tablo, robot ve torç üreticilerinin yayımladığı değerleri özetler; kesin sınırlar robot markasına, kaynak makinesine ve sensöre göre değişir.
| Dokunarak arama (touch sensing) | Ark ile takip (arc sensing) | Lazer ve kamera ile optik takip | |
|---|---|---|---|
| Ne yapar? | Kaynaktan önce dikişi bulur | Kaynak sırasında yolu düzeltir | Kaynaktan önce bulur, kaynak sırasında takip eder |
| Ne gerektirir? | Tel ya da gaz memesi üzerinden algılama, tel kesici ve tel freni, temiz kenar | Salınım (weaving), kararlı ark, başlangıç için ayrı bir arama | Torcun önüne monte edilen sensör, kalibrasyon, sensör için yer |
| Çevrim süresine etkisi | Arama yönü başına yaklaşık 3 ile 5 saniye; bir dikişte en az iki arama | Salınım ve sınırlı ilerleme hızı (dakikada yaklaşık 0,9 ile 1,3 m) süreyi uzatır | En düşük: tarama başına yaklaşık 0,25 saniye; yüksek kaynak hızına uygun |
| Uygun birleştirme | Köşe ve bindirme | Köşe ve bindirme; tamamen doldurulmamış derin ağızlar | Köşe ve bindirme, ince sac bindirme dâhil |
| Sınırlar | Yalnızca konumu bulur, kaynak sırasındaki kaymayı görmez; yaklaşık 3 ile 5 mm'nin altındaki kenarlarda zorlaşır; eğri tel ve kirli yüzey hataya yol açar | İnce sacda kararsızdır (üreticiler alt sınırı 2 ile 5 mm arasında veriyor); MIG/MAG ile çelikte ve paslanmaz çelikte kullanılır, alüminyumda kullanılmaz; kısa dikişlerde ve puntalarda zorlanır | Torç erişimini kısıtlar; parlak yüzeylerde zorlanır; nokta lazerli dikiş bulma düz alın birleştirmesini bulamaz; maliyeti en yüksek yöntemdir |
Tabloyu okurken iki şeyi aklınızda tutun. Birincisi, yöntemler birbirini dışlamaz: ark ile takip yapan hücreler başlangıç noktasını çoğu zaman dokunarak aramayla bulur. İkincisi, hiçbir sensör açılmış bir birleştirme aralığını kendi başına kapatamaz. Bazı lazer sistemleri aralığı ölçüp kaynak parametrelerini uyarlayabilir, ama bunun da bir sınırı vardır.
Dikiş takibi kaliteyi garanti eder mi?
Hayır. Dikiş takibi torcun doğru yerde olmasını sağlar; kaynağın kendisinin iyi olup olmadığını söylemez. Doğru yere yapılmış bir kaynakta da gözenek, ergime yetersizliği ya da delinme olabilir. Bunlar kaynak parametrelerinden, gazdan, malzeme yüzeyinden ve aralıktan kaynaklanır. Kaynağın kendisini kontrol etmek için kesit kontrolü ya da kaynak banyosu izleme gibi ayrı bir yöntem gerekir.
Dikiş takibine geçmeden önce kontrol listesi
- Sapmanın nedeni ölçüldü mü; fikstür, TCP ve program düzeltmeleri yapıldı mı?
- Kalan sapma kaynaktan önce mi var, yoksa kaynak sırasında mı oluşuyor?
- Birleştirme tipi, sac kalınlığı ve malzeme seçilen yönteme uygun mu?
- Torcun çevresinde sensör için yer var mı; bağlamalar sensörün görüşünü kapatıyor mu?
- Seçilen yöntem çevrim süresine kaç saniye ekliyor; takt süresi buna izin veriyor mu?
- Sensörün bakımını kim yapacak: koruma camı, kalibrasyon, kablo değişimi?
- Sonuç neyle doğrulanacak: kesit kontrolü, ölçüm, yeniden işleme oranı?
Piot nasıl yardımcı olur?
Robotik kaynak için müşteriye özel görüntü işleme sistemleri geliştiriyoruz. Kamera tabanlı kaynak dikişi takibi sistemimiz, robotun yolunu kaynak sırasında düzeltir. Fikstürleri de kendimiz tasarlayıp imal ettiğimiz için, ölçümler sapmanın fikstürden geldiğini gösteriyorsa işe fikstürden başlarız; sensör her zaman ilk çözüm değildir. Yeni bir kaynak robotu hücresi planlıyorsanız bu kararları tasarım aşamasında birlikte veririz. İlk ziyarette örnek parçalarınıza birlikte bakar, sapmanın nereden gelebileceğini inceleriz.
Kaynaklar
- ABICOR BINZEL: How Seam Tracking Solutions Compare (dokunarak arama, ark ile takip ve optik takibin süre, kalınlık ve malzeme sınırları)
- Yaskawa Motoman: Knowing When Welding Sensors Make Sense (yöntemlerin uygun ve uygun olmadığı işler)
- Yaskawa Motoman: Pros and Cons of Robotic Seam Finding and Seam Tracking (dikiş bulma ile takip farkı, ince sac bindirme, torç erişimi)
- Yaskawa Motoman: ComArc Seam Tracking (ark ile takipte salınım şartı, köşe kaynağı ve derin ağızlar)
- Lincoln Electric: Intelligent Robotic Arc Sensing (ark ile takibin çalışma prensibi, alüminyum sınırı)
- ABB: Torch Service Center (TCP kaymasının nedenleri, tel kesme ve TCP kontrolü)
- TWI: Distortion: types and causes (ısıl çarpılmanın nedenleri ve türleri)
- TWI: Distortion control: prevention by fabrication techniques (kaynak sırası, geri adım ve atlamalı kaynak, puntalama)
- Robotiq: How to Achieve Good Part Fit for Robotic Welding (parça oturması ve fikstür)