Компания Fronius Solar Energy в Австрии с самого начала была пионером в области солнечной энергетики. История начинается в 1992 году и быстро набирает обороты. Первый инвертор Fronius Sunrise был представлен на рынке вскоре после запуска. С тех пор последовали новые фотогальванические решения и дальнейшие разработки. Видение энтузиастов солнечной энергетики — «24 часа солнца», мир, в котором 100% энергии поступает из возобновляемых источников энергии. Последний инвертор называется Tauro. Прочно сваренный со всех сторон с помощью роботизированной сварочной системы последнего поколения, предназначенный для коммерческого использования на открытом воздухе, он может противостоять любой погоде.
Его корпус с двойными стенками и активным охлаждением делает Tauro пригодным для использования вне помещений. Неважно, идет ли дождь, жара или прямые солнечные лучи – инвертор все это выдержит. Разработанный перспективными экспертами в области солнечной энергетики, он соответствует международному классу защиты IP65. Высокотехнологичные устройства этого типа защищены от физического контакта, струй воды под любым углом и попадания пыли. «Проблемы при сварке алюминиевого корпуса огромны из-за разной толщины листового металла», — объясняет Жасмин Гросс из Fronius Solar Energy. «С Fronius Welding Automation у нас есть идеальный партнер внутри компании».
Сначала моделируется
Инвертор производится на австрийском заводе в Саттледте. Корпус и распашные двери свариваются в современной роботизированной сварочной ячейке «погрузочно-разгрузочные операции», специально разработанной для этой работы. «Мы используем Fronius Pathfinder для программирования и моделирования всех движений робота и последовательностей сварки в автономном режиме, т. е. отдельно от системы на цифровом двойнике, — объясняет Антон Лейтенмайр, руководитель отдела автоматизации сварки. «Таким образом, мы можем заранее определить любые разрушительные контуры. То же самое относится к ограничениям осей и положениям горелки. Здесь мы также можем вмешаться своевременно, не только во время первых сварочных испытаний. После того, как последовательности сварки запрограммированы, Pathfinder передает данные в постпроцессор, который переводит их на язык роботов Fanuc. Таким образом, мы экономим драгоценное время и деньги. Автономное программирование сокращает время обучения роботов в сварочной ячейке на много часов».
Сиюминутное планирование рабочего процесса
Перед началом производства заказы на продажу Tauro создаются в системе планирования ресурсов предприятия (ERP). Они формируют основу для так называемого прогона планирования материальных ресурсов (прогон ППМ). Здесь формируются все производственные заказы на корпуса и распашные двери. Далее каждому заказу назначается дата изготовления. Последующее детальное планирование осуществляется Системой управления производством (MES). Каждый заказ планируется там с точностью до минуты, распределяется по свободному коридору заказов, а затем перечисляется.
Идеальная согласованность: предварительная прихватка, наладка, сварка
Сварка корпуса инвертора с двойными стенками с самого начала является сложной задачей из-за разной толщины листового металла. «Прежде чем мы соединим отдельные элементы из листового металла в роботизированной сварочной ячейке в соответствии со стандартами, они предварительно прихватываются вручную. Для этого мы используем метод MAG. Даже здесь требуется точная работа», — говорит Кристиан Краус, руководитель группы по производству листового металла.
После того, как прихваточные работы завершены и зарегистрированы на системном терминале, центральная система управления запускает следующий рабочий этап — роботизированную сварку. Теперь корпус помещается на спасательный автомобиль, зажимается и загоняется в замок. Как только это будет подтверждено, система запускает следующую работу, и программа робота, отвечающая за позиционирование и сварку, выбирается с помощью чипа RFID (RFID означает радиочастотную идентификацию) на зажимном устройстве.
«Независимо от того, какой компонент мы помещаем в замок: чип RFID знает, какая программа сварки используется», — добавляет Краус. «Например, мы можем разместить корпус инвертора в первом шлюзе, а приварить распашную дверь через подачу компонентов во втором шлюзе. И наоборот. Использование технологии RFID дает нам возможность сваривать компоненты совершенно независимо от их формы, размера и количества. Размер партии 1 или серийное производство — наша роботизированная сварочная ячейка от обработки до сварки может выполнять и то, и другое».
Робот и технология сварки во всей красе
Как только процесс сварки начался, робот-манипулятор Fanuc R-2000iD/210FH захватывает деталь и направляет ее в сварочную камеру. Для него корпус инвертора почти облегченный. При дальности 2,6 м полезная нагрузка составляет 210 кг, а алюминиевый корпус вместе с прижимным устройством весит не более 140 кг. Как только корпус Tauro поступает в сварочную ячейку, матричный код данных (DMC) печатается на нижней части корпуса с помощью струйной технологии. Он содержит серийные номера отдельных корпусов Tauro. Они связаны с данными сварки, записанными программой управления данными WeldCube во время процесса сварки. В конце концов, каждый сварной шов полностью прослеживается.
После применения DMC начинается собственно процесс сварки. В то время как сварочный робот Fanuc ARC Mate 100iD выполняет свою работу и соединяет 5,5 м алюминиевого листа, используя в общей сложности 96 сварных швов, робот-манипулятор устанавливает корпус в идеальное положение. Для выполнения некоторых сварных швов оба робота должны двигаться идеально одновременно — это искусство роботизированной сварки.
«Pulse Multi Control Ripple Drive в основном используется в процессе сварки», — продолжает Лейтенмайр. «PMC Ripple Drive позволяет точно регулировать подачу тепла и идеально подходит для соединения листов различной толщины».
Хорошо масштабированные сварные швы
Точнее, PMC Ripple Drive — это особая форма процесса PMC (Pulse Multi Control). Это характеризуется циклическим изменением процесса между PMC и реверсивным движением проволоки с использованием так называемого двухтактного привода. Идеально подходящий для автоматизированной сварки, сварка с PMC выполняется значительно быстрее, чем с процессом TIG. PMC обеспечивает такие же красиво масштабированные сварные швы почти без брызг.
В качестве присадочного металла используется алюминиево-кремниевая проволока толщиной 1,2 мм, которая сваривается в среде защитного газа аргона. Сварочные процессы, проволока и газ включаются в системную информацию о сварочном задании.
По завершении 17,5-минутного цикла сварки робот-манипулятор помещает компонент в замок, а сварочная ячейка отправляет сигнал завершения в систему MES. Пока один замок освобождается, в другом может начаться следующее задание.
Все под контролем – профилактическое обслуживание
Система управления производством (MES) управляет большим объемом данных. В дополнение к управлению заказами также записываются состояния машины, время цикла, неисправности и значения вакуумного теста, который проводится в конце всех сварочных работ. Периоды обслуживания также можно определить с помощью MES. Если, например, выясняется, что определенная неисправность возникает в среднем каждые 100 часов работы, можно установить целевой интервал технического обслуживания в 99 часов. Систематически запланированные работы по техническому обслуживанию продлевают срок службы сварочного оборудования и позволяют избежать ненужных простоев.
IP65 требует идеальных сварных швов
Те немногие детали корпуса, до которых робот не может оптимально дотянуться, повторно свариваются вручную. Здесь используется процесс TIG, предназначенный для сварки алюминия. По окончании сварочных работ лишние швы стачиваются, сварные швы промазываются проникающей краской и проверяются на дефекты сварки. Испытательная жидкость проникает во все неровности материала.
После проверки сварных швов каждый безупречный корпус отправляется в систему проверки герметичности, разработанную Fronius специально для Tauro. Это создает отрицательное давление в 60 мбар внутри корпуса инвертора, которое необходимо поддерживать в течение точно определенного периода времени. Если за это время давление падает менее чем на 1,8 мбар, корпус герметичен на 100 % и соответствует классу защиты IP65.
После успешного завершения теста на герметичность результат сохраняется в WeldCube на основе серийного номера, и гарантируется полная отслеживаемость. Теперь корпус инвертора готов к следующей порошковой окраске. В конце производственной цепочки после сборки находится инвертор для больших систем, способный выдержать любые погодные условия.
