構造用鋼材のロボット溶接で変形を管理する

プログラムを変更する前に次元の問題を定義する

ロボットセルは、アセンブリの形状が変化している間に溶接シーケンスを繰り返すことができます。それが起こった場合、最初に役立つアクションは、歪みが発生する場所、いつ現れるのか、そしてどのように測定されるのかを定義することです。曲がった部材の写真は有用な状況ですが、プロセスまたは治具の変更に関する決定には、基準、測定場所、および合意された最終条件が必要です。

TWI は、局所的な加熱とその後の冷却により不均一な応力が生じ、永久変形が生じる可能性があると説明しています。その歪みガイドは、縦方向と横方向の収縮、角度の歪み、曲がりやへこみ、座屈やねじれを区別します。 [1] これらの形式にはさまざまな観察が必要です。単一の全長チェックでは、アセンブリのねじれや局所的な座屈を説明することはできません。

製品図面とプロジェクト固有の寸法要件から始めます。どの逸脱が許容できないのか、どの段階が評価されているのかを特定します。この記事はレビュー方法を提供するものであり、普遍的な公差やあらゆるビームに適した溶接順序を提供するものではありません。責任のあるエンジニアリングチームは、設計、手順、拘束、および修正作業の変更を承認する必要があります。

定義された状態で同じフィーチャを測定する

製造シーケンスを通してアクセス可能で意味のある参照フィーチャーを選択してください。溶接前、試行で必要な場合は選択した中間段階、および指定された冷却およびリリース条件の後のアセンブリを記録します。各測定時に部品がクランプされているか、サポートされているか、または自由であるかを述べます。拘束された状態で取得された測定値を、説明なしに最終的な拘束されていない次元として扱うことはできません。

測定マップを使用します。長い部材の場合、端部、中間ステーション、および選択された断面が識別される場合があります。補剛板の場合、基準コーナーとローカルパネル領域が識別される場合があります。正確な配置は、歪みに関する質問と検査計画に従う必要があります。繰り返しの試行を公平に比較​​できるように、機器と方法を記録します。

入ってくる変化を溶接に起因する変化から分離します。初期アセンブリが試行間ですでに異なっている場合、最終的な寸法だけでは、新しいシーケンスが役に立ったかどうかを説明できません。材料、 溶接前の組付け、サポート、測定状態を記録に記録します。この規律は、工場の観察を使用可能なエンジニアリング裏付け資料に変え、実際にはワークの開始から生じた差異をプログラム変更のせいにするリスクを軽減します。

補正を追加する前に溶接のサイズと配置を確認してください

TWI の設計ガイダンスでは、溶接の配置、溶接金属の量、およびバランスの取れた溶接が歪み制御の要素として特定されています。また、不必要な過剰溶接に対しても警告します。 [2] 実際の開始点は、プログラムされた溶接が図面の要件に対応していることを確認することです。目に見えるビードが大きいほど、自動的に製造結果が良好になるわけではありません。

図面に脚長、のど厚、またはその他の定義された溶接寸法が指定されているかどうかを確認し、検査方法がそれと一致していることを確認してください。必要な堆積を変更するギャップや準備の変動を確認します。実際の接合部が想定されている接合部と異なる場合、ロボットのパスを変更するだけでは変動の原因に対処できない可能性があります。

設計変更には適切な権限が必要です。溶接を短くしたり、断続的な溶接に置き換えたり、溶接のサイズを小さくしたりしないでください。これらの変更により熱や金属の堆積が減少する可能性があります。責任のある設計者は、修正された接合部が構造要件を満たしているかどうかを判断する必要があります。提案された設計変更は、すでに承認された詳細内のプロセス調整とは別にしておくと、チームが各オプションを誰がレビューする必要があるかを確認できます。

完全なアセンブリに関するシーケンスオプションを開発する

溶接シーケンスは、溶接線識別子の順序付きリスト以上のものです。これには、移動方向、溶接位置、パスの進行、位置変更、中間チェック、および各溶接が行われたときのアセンブリの状態が含まれます。ロボットは、選択したシーケンスを反復可能にします。これは、シーケンスが実際の構造に対してレビューされた後にのみ役立ちます。

開発スタディの場合、同じアセンブリ上に代替シーケンスを描画し、それらに候補としてラベルを付けます。溶接を反対側に分散する、または 1 つの領域に集中するのを避けるなど、それぞれの変更の意図した理由を説明します。一般的なバランスの概念は TWI の設計ガイダンスでサポートされていますが、正確な順序はアプリケーション固有のエンジニアリング上の決定のままです。 [2]

提案した順序がセル内で物理的に実行できるかを確認します。理論上は優れた順序でも、新しいトーチの進入方向が必要になったり、スキャンの視野を遮ったり、追加の反転作業が必要になったり、検査アクセスが得られなくなったりする場合があります。これらの影響も比較に含めてください。滑らかなアニメーションになる、または二次元図面で対称に見えるという理由だけで、順序を承認してはなりません。

明確な解放計画を立てて拘束を行う

治具とクランプは、溶接中のアセンブリの動きに影響を与えます。 TWI は、可能な歪み制御アプローチとして拘束、プリセット、プリベンディングについて説明しており、拘束によって残留応力が導入され、影響を受けやすい状況では亀裂の懸念が増大する可能性があると指摘しています。また、プリセットを決定する際には、代表的なトライアルを重視します。 [3] したがって、さらなる抑制は自動的な解決策ではありません。

治具の位置、固定方向、クランプがいつ適用または解放されるかを文書化します。取り外しアクセスと、最終的な寸法が評価される条件を含めます。治具に押し込まれている間は問題なく見える部品でも、解放すると動く場合があります。この変更は、受理後に予期せぬ例外として扱われるのではなく、試験裏付け資料に属します。

提案されたプリセット量または事前曲げ方法には、エンジニアリングの基礎と検証が必要です。この記事では、角度、力、補正値は提供しません。選択したアプローチは、材料、接合部、プロセス、製品の要件を尊重する必要があります。一時的な取り付けが使用される場合、その取り付けと取り外しには、影響を受ける表面の必要な検査を含む、適切に管理された指示も必要です。

承認されたフレームワーク内でプロセスの変更を維持する

歪みの調査により、入熱、移動速度、パスサイズ、溶接位置に関する提案が得られることがよくあります。このような変更は、形状以上の影響を与える可能性があります。また、接合部の特性や適用される手順の範囲にも影響を与える可能性があります。生産に適用する前に、担当の溶接エンジニアと一緒にレビューしてください。

ISO 15609-1:2019 は、アーク溶接施工要領書の内容を扱います。 [4] 該当する WPS とそのサポート資格基準を使用して、何が許可されているかを判断します。歪みトライアルでは、承認された範囲を超えて制御変数を変更することは許可されません。オプションがプロセス開発の実験であるか、生産で承認された調整であるかを記録します。

コントローラの記録を理解できるようにしてください。変更された電源ジョブ、速度コマンド、またはシーケンスの改訂では、変更の理由と影響を受ける接合部を特定する必要があります。実験で複数の変更を同時に使用する場合、結果として得られる裏付け資料では、どの変更が違いを引き起こしたかを特定できない可能性があることを認識してください。偶然により見栄えの良い標本が得られる設定を蓄積するのではなく、解釈可能な決定を生み出すトライアルを計画します。

実用的なトライアル比較を構築する

代表的なアセンブリを選択し、ベースライン構成を確立します。受け取った寸法、 溶接前の組付け、材料、消耗品、治具、手順、ロボットプログラム、測定方法を記録します。次に、調査中の変更と必要な観察を定義します。意図した比較をサポートできるように、他の関連条件を十分に一貫した状態に保ちます。

溶接の受入れ性と寸法結果を一緒に評価します。形状は改善しますが、許容できない溶接が発生するシーケンスは、成功した解決策ではありません。同様に、溶接検査に合格しても、未レビューの是正作業が必要な試行では、意図した製造経路を確立したとはいえません。完全な結果と必要な追加作業を述べます。

トライアル中の中断、修理、治具の調整などの例外を記録します。彼らは、標本が計画された状態と異なる理由を説明するかもしれません。これらの例外により有用な結論が得られない場合は、テストを繰り返すか拡張します。申請には検体の数と受入ルールを設定する必要があります。このガイドは、普遍的なサンプルサイズや統計的信頼性を主張するものではありません。

アセンブリの移動後の次の溶接を計画する

モデルに基づくセルでは、変形は名目ジオメトリと残りの接合部の間の関係に影響を与える可能性があります。ワークフローが初期位置合わせに依存する場合と、ローカル溶接線情報を使用する場合を確認してください。設定されたプロセスで必要な確認を行わずに、表示や形状が大きく変化した後も、以前有効だった基準が適切だとみなしてはなりません。

工学研究で必要性が特定された場合には、中間観察を含めます。その判断には、次の継手がレビュー済みのアプローチの範囲内にあるか、クランプがずれていないか、残りの溶接前の組付けに注意が必要か、といった点が含まれる場合があります。ローカルトラッキングを、いかなる量の変形にも対応できるという保証として説明しないでください。

動きとプロセスの反応を調整してください。部品が移動した場合は、アプローチを見直す必要があるかもしれません。接合部の状態が変化した場合、WPS または製造指示で追加のアクションが定義される場合があります。これらは、さまざまな所有者と関連した質問です。明確な試行記録があれば、自動化チームと溶接チームは、あらゆる問題を単なるパスオフセットとして扱うことなく、適切な対応を特定できます。

開始条件を隠さずに結果を比較

同じ公称形状の組立品に対する二つの説明用試験を考えます。一方は仕上がりの真直度が良くても、初期の反りが異なり、支持位置も違っていたとします。最終測定値だけでは、その溶接順序が優れていたとは判断できません。結論を出す前に、記録した初期状態からの変化量を比較し、支持条件の違いを特定してください。

有用な試行テーブルには、初期寸法、治具の状態、シーケンスの改訂、中断、および最終測定状態が含まれます。溶接検査結果を追加します。すべてのトライアルに成功または失敗のラベルを付けるのではなく、決定的でない比較を可視化します。場合によっては、次の正しいアクションは、実験の一貫性を向上させることです。

メソッドが受入れられた場合は、比較を意味のあるものにした条件を保持します。生産管理では、受け取ったバリエーションや治具の変更が評価範囲を超えたときを識別する必要があります。明確に管理された記録で十分な場合があります。重要なのは、チームが結果を実際の状況と関連付けることができるということです。責任のある査読者とリリースの理由を記録します。後の部分の動作が異なる場合、この裏付け資料は、メソッドをさらに開発する必要があるかどうか、または実稼働セットアップが検証済みの条件から逸脱しているかどうかを判断するのに役立ちます。

測定された境界を使用して反復可能なメソッドをリリースする

承認された方法では、部品部品群、治具、手順、順序、基準チェック、および寸法測定状態を特定する必要があります。実際に評価される入力条件の範囲を含めます。検証されたシーケンスが同様の構造をカバーしていると想定するのではなく、パーツがその範囲と異なる場合にスタッフが何をしなければならないかを説明します。

修正矯正が必要な場合は、適用されるエンジニアリング要件および製品要件に従って、別の制御された操作として扱います。ロボットの性能主張の中にそれを隠さないでください。購入者は、そのルートに必要な追加の労力、検査、または取り扱いを含む、受領したアセンブリから受入れられた製品までの完全なルートを理解する必要があります。

最初のプロジェクトのレビューでは、モデル、溶接の詳細、初期および最終の測定記録、治具の写真、および現在使用されているシーケンスを送信してください。これらの入力により、エンジニアリングチームは制御の不確実性を特定し、焦点を絞った試験を計画することができます。何が動いたのか、どの変更がテストされたのか、結果として得られた方法がどのような条件下で受入れられるのかをチームが説明できると、歪み制御の信頼性が高まります。

プロジェクト検討チェックリスト

• 初期寸法と基準測定状態を記録します。
• 実際の部材に対して予想される歪みモードを特定します。
• タックの配置、拘束、順序、手順を文書化します。
• 合意されたリリースおよび取り扱い手順の後の最終状態を測定します。
• 方法を繰り返したり拡張したりする前に、修正作業と変更を確認してください。