Minacは、ロボット溶接に精密な誘導予熱をもたらします
ポーランドの自動化スペシャリストであるRobopartner Welding Systems社は、溶接前にアルミニウム管を予熱するための制御可能な方法を必要としていました。同社は、ENRX社のMinacをロボット溶接セルに統合することで、自動溶接プロセスに精密で再現性の高い誘導予熱を導入しました。
予熱が自動溶接プロセスの一部となる場合、加熱方法も溶接そのものと同じくらい正確で適応性の高いものである必要があります。ポーランドのロボット溶接セルサプライヤーであるRobopartnerにとって、これはMinacモバイル誘導加熱システムに基づいた新しいソリューションへとつながりました。
Robopartnerは、KUKAやFroniusといったパートナーと協力し、MIG/MAG、TIG、および特殊プロセス向けのRoboArcシリーズのロボット溶接セルを設計・構築しています。同社は最近、初のMinac 6/10 SM Twinを納入しました。これは、溶接前にアルミニウム管を予熱するためのロボット溶接セルに統合されています。
アルミニウムは熱伝導率が高く、溶接ゾーンから熱が急速に拡散してしまうため、溶接が難しい場合があります。厚いアルミニウムセクションの場合、溶接プロセスに必要な温度に材料が達し、それを維持できるように、溶接手順によって予熱が必要になることがあります。この用途では、システムは溶接開始前にチューブを約120°Cまで加熱します。Minacシステムは、溶接中に必要なパス間温度を維持するためにも使用されます。
精度と安全性
「ロボットセルで制御できる熱源が必要でしたが、ENRXのMinacは完璧に適合しました」と、RobopartnerのテクニカルマネージャーであるKacper Gnot氏は述べています。
同社は以前、解決策として火炎加熱をテストしましたが、ロボット溶接環境への統合には適していないことがわかりました。裸火は制御が難しく、部品ごとに一貫して再現することが困難です。また、自動化された生産環境に裸火とガス供給を持ち込むことになり、安全性と統合に関する追加の考慮事項が生じます。
Minacを使用することで、予熱は自動化されたシーケンスの制御されたステップとなります。誘導加熱は、裸火やワークピースとの接触なしに、チューブ内に直接熱を発生させます。これにより、予熱をロボットセルに統合し、プロセスを一貫して制御することが大幅に容易になります。
自動化のための設計
ENRXは、自動化された用途を念頭に置いて、コンパクトなMinacユニットを特別に設計しています。重要な利点は、ロボットアームに取り付け可能なハンドヘルドトランス（HHT）であり、これにより機器を自動生産ラインに統合できます。HHTは柔軟な水冷ケーブルで接続されており、用途に合わせてさまざまなコイル設計を取り付けることができます。
「これにより、加熱装置を自動化セルに統合するために必要な柔軟性が得られます」とGnot氏は説明します。「その結果、サイクルタイムの短縮、溶接品質の向上、より安全なセル、そして完全に自動化されたプロセスという4つの面で改善が実現しました。」
通信機能も重要な要素でした。Minacはいくつかの通信および制御オプションをサポートしており、Robopartnerはロボットセルの制御システムと通信するためにPROFINETを選択しました。これにより、他の操作と並行して、予熱を自動化されたシーケンスに組み込むことが可能になります。
コンパクトかつ柔軟：ロボットセル内のスペースが限られている場合でも、コンパクトなMinacなら容易に統合できます。ハンドヘルドトランス（変圧器）は柔軟なケーブルで接続されているため、加熱ヘッドを必要な場所に正確に配置することが可能です。
ENRXセールスマネージャーのMichał Wranik（左）とRobopartnerテクニカルマネージャーのKacper Gnot。
地域密着型のサポートがもたらす違い
地域密着型のサポート体制も、同社がENRXの誘導加熱装置を選んだ理由の一つです。
「ENRXポーランドはRobopartnerのすぐ近くに拠点を置いているため、地域に根ざしたサービスを提供できます」と、セールスマネージャーのMichał Wranikは語ります。「さらに、ENRXノルウェーにはポーランド人のプログラマーが在籍しており、プロジェクトの統合や通信面でのサポートが可能です。経験上、顧客が疑問を抱いた際に、電話をかけてポーランド語でENRXの担当者と話せることは非常に重要です。言語の壁がプロジェクトの障壁になってはなりません」
第一歩
これはRobopartnerにとってMinacを使用した初のアプリケーションですが、これが最後になるとは考えられていません。同社はすでに他のプロジェクトでのこの技術の採用を検討しています。
このソリューションは、先日開催されたFronius溶接展示会にてENRXとRobopartnerが共同で発表しました。来場者は、ロボット溶接と自動かつ精密な予熱を組み合わせる可能性に強い関心を示しました。
「来場者の皆様は、自動かつ精密な予熱機能を備えたこのようなロボットセルを構築できることに驚き、好意的な反応を示していました」とWranikは述べています。
このプロジェクトは、誘導予熱を自動溶接プロセスに直接統合し、火炎加熱のような実用上の制限なしに、制御された再現性の高い予熱を実現できることを実証しています。Robopartnerにとって、これは加熱と温度制御を同一の生産工程に組み込む、完全自動化された溶接オペレーションへの第一歩でもあります。
厚いアルミニウムセクションを溶接する際に予熱が必要なのはなぜですか？
アルミニウムは熱伝導率が高く、溶接部から熱を急速に逃がしてしまいます。これは、熱容量が大きく、かなりの熱量を吸収してしまう厚板の溶接において特に困難な課題となります。
合金の種類、材料の厚さ、溶接手順によっては、材料を指定の開始温度まで上げ、溶接作業を通じて適切な条件を維持するために、予熱が必要となる場合があります。
予熱は以下の点に役立ちます：
- 高い熱伝導率の補正：溶接部から奪われる熱量を減らし、必要な溶接条件を確立しやすくします。
- 温度差の低減：部品全体の温度を均一に近づけ、熱勾配の管理を助けます。
- 表面水分の除去：水素に起因する気孔（ポロシティ）の原因となり得る水分を取り除きます。適切な表面洗浄は依然として不可欠です。
- 不均一な断面間の熱バランス：厚さの異なる部品を接合する際、熱容量の差を補うのに役立ちます。
温度管理は重要です
アルミニウムを過熱してはなりません。適切な予熱温度およびパス間温度は、合金、材料の厚さ、および承認された溶接手順によって異なります。過度の加熱は、熱処理可能なアルミニウム合金の機械的特性に恒久的な損傷を与える可能性があります。
Robopartnerアプリケーションの場合、目標予熱温度は約120°Cであり、約70秒で到達します。Minacシステムは、溶接中も必要なパス間温度を維持します。