Pesukammion hitsauksen robotisointi

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia ruostumattomasta teräksestä tehdyn pesukammion hitsaamisen robotisointia Froniuksen CMT-virtalähteellä. Ongelmaa tutkitaan materiaalin hitsattavuuden, robotin ohjelmoitavuuden ja investoinnin hinnan kannalta. Työssä tutkittiin ensin CMT-hitsauksen soveltuvuutta ruostumattoman ohutlevyteräksen hitsaukseen.

Työ aloitettiin tutkimalla CMT-prosessin soveltuvuutta kammiossa käytettävään materiaaliin samalla kun tutustuttiin CMT:n säädettäviin arvoihin ja niiden merkitykseen. Testien edistyessä siirryttiin tutkimaan pesukammioiden hitsattavuutta enemmän tuotantoa vastaavassa tilanteessa. Testien päätyttyä tehtiin kustannusarvio hitsauksen robotisoinnista ja verrattiin sitä nykyisen käsinhitsauksen kustannuksiin.

Työn tuloksena selvisi, että CMT ei sovellu tämän tuotteen hitsauksen automatisointiin. Menetelmätesteissä ei saatu aikaan hitsin juuren laatua, joka kilpailisi TIG-hitsauksen kanssa. Kammion runkojen testeissä CMT osoittautui myös alttiiksi hitsausvirheille kohdatessaan sovitusvirheitä. Uuden sukupolven CMT-virtalähteissä on kuitenkin ominaisuuksia kuten Cycle Step, joka voisi mahdollistaa CMT:n käytön tällaisessa käyttökohteessa. Robotti oli helppo ohjelmoida hitsaamaan kammion hitsit eikä sen ulottuvuudessa ollut ongelmaa. Robotisointi päätettiin tehdä TIG-robotilla, jonka hankkimisesta tehtiin kustannusarvio. Kustannusarviota varten saatiin kaksi tarjousta robottisolusta ja laskettiin robotisoinnin kannattavuutta vertaamalla sitä nykyiseen käsinhitsaukseen. Yhden pesukammion hitsauksen juoksevat kustannukset olivat robotilla pienemmät mutta korkeiden hankintakustannusten vuoksi robottisolulla pitäisi hitsata vähintään kolmea eri tuotetta, että siitä saataisiin kannattavaa kolmen vuoden sisällä.

This thesis was made for Franke Medical Oy located in the Naarajärvi suburb of Pieksämäki. The company currently TIG welds their washing chambers by hand and has considered robotizing the process, possibly with a Fronius CMT power supply. The aim of this thesis was to study the viability of robotizing the welding process with CMT and to estimate its costs.

The work begun by searching for information about welding stainless steel and how the different parameters in CMT affected the weld. Franke Medical made strips of the same material used on the washing chamber to find the most suitable CMT parameters. Once there was no more progress to be found in testing them, the tests moved on to testing the parameters on actual washing chambers that were sent to the welding laboratory. After testing reached its conclusion, a cost estimate for robotizing the process was made.

As a result of this thesis it was found out that CMT is not suitable for automating this process. CMT could not achieve a weld root quality to match TIG welding and additionally the CMT process had problems with bridging imperfections in the washing chamber tests. However, newer CMT power supply units have new features that could solve these problems, such as Cycle Step. Programming the welds was easy and there were no problems regarding reachability. Franke Medical decided to use a TIG welding robot for robotizing this welding process and a cost estimate was made. Two offers for the TIG robot welding cells were received and the operating costs of manual welding and robot welding were compared. The operating costs for robot welding turned out considerably lower than manual welding but because of the high investment costs, the robot needs to be used to weld at least three different products to make it profitable within 3 years.