Роботизированная сварка: технология, стандарты, особенности применения. Роботизация сварки

Сварочный робот

Если требуется наложение тысяч швов с повторяющейся технологией на одинаковых соединениях, то устанавливается сварочный робот. Это устройство с возможностью программирования, которое способно выполнять цикличные манипуляции по сварке на высокой скорости, и без участия человека. Из чего состоят такие машины? Какие разновидности этих установок встречаются, и как они работают?

roboticwelding-small

Сварочные роботы и их устройство

Автоматизированный робот сварщик представляет собой агрегат, установленный на основание. Последнее имеет шарнирный поворотный механизм, позволяющий вращать корпус и направлять устройство в нужную сторону. На основании закреплены:

источник тока;
преобразователь;
подающий механизм;
табло с пультом программирования;
баллон с инертным газом.

Роботизированный сварочный комплекс имеет управляемую «руку». Она может сгибаться и разгибаться в трех-шести местах (зависит от модели), и ей выполняются все рабочие манипуляции. На конце «руки» находится сварочная горелка, в которую подается плавящаяся проволока и защитный газ.

Для запуска цикла работы установка настраивается на определенный стык и шов. Вводятся данные о длине ведения сварки, силе тока и скорости выполнения. Поскольку сварочный робот не имеет зрения, то необходимо обозначить окружающие его инструменты и приспособления, задав координацию по которой он будет перемещаться.

Сварочные роботы могут выполнять определенные операции на собственной оснастке, где участие человека требуется для закладки изделия и фиксации. Работа по сварке ведется автоматически. При выполнении операций на конвейере, где подаются крупные предметы, и соединение не требует дополнительных прижимов, участие человека исключается.

Применение роботизированных машин

Для выпуска штампованной продукции, где используется повторяющийся вид соединения, часто устанавливают сварочные роботы. Благодаря возможности программирования они способны с точностью накладывать прямые, кольцевые и круговые швы.

Дуговая сварка в этих устройствах используется и для криволинейных швов любой сложности. В отличие от механических шаблонов, по которым движется головка в других сварочных аппаратах, роботизированная сварка осуществляет движение осей и горелки по электронной схеме. Это нашло широкое применение в машиностроении и изготовлении станков.

Преимущества роботизации

Роботизированная сварка дает несколько выгодных плюсов, по сравнению с ручной полуавтоматической, на однотипных повторяющихся соединениях. А именно:

значительное ускорение выполнения однотипных операций;
способность получать тонкие швы благодаря четкому ведению дуги на расстоянии 2 мм;
экономия напряжения и расходных материалов;
высокая точность и качество работ;
меньшее количество людей задействовано в процессе.

Разновидности моделей

Роботизация сварочных работ позволяет ускорить производительность, но для этого важно выбрать правильное оборудование. Сварочные машины могут отличаться по высоте, длине действующей «руки», и количеству поворотных участков.

Кроме различий в габаритах, имеются варианты и в виде осуществляемой сварки. Это роботы, которые:

Выполняют сварку плавящимся электродом (проволокой) в среде аргона и углекислоты. В зависимости от диаметра проволоки и силы тока, такие установки можно использовать как на тонких, так и на толстых пластинах и конструкциях. Основное применение — работа на конвейерах по сборке автомобилей.
Аналогичные машины, где вместо проволоки применяются вольфрамовые не плавящиеся электроды. Их применяют для аккуратной сварки на нержавеющей стали или медных конструкциях.
Роботизированные установки для контактной сварки, происходящей между двумя угольными электродами. Технология внедрена в области машиностроения и радиооборудования. Ими выполняется быстрая сборка корпусов к любым аппаратам.
Сварочные машины для выполнения швов струей плазмы. Применяются для работ, где свариваемый металл плохо поддается воздействию других методов.
Агрегаты для сварки трубопроводов плавящимся электродом под флюсом. С их помощью можно быстро создать огромные участки трубной магистрали, которые транспортируются на место прокладки, и там соединяются в ручную.
Устройства для сваривания лазером. Используются там, где нужна высокоскоростная сварка без выделения вредных веществ в воздух.

Гибридные версии, где применяются сразу два вида сварки. Это может быть лазер, плавящий поступающую в него проволоку, на которую параллельно подается напряжение, создающее собственную электрическую дугу между проволокой и изделием.

Настройка установки

Чтобы робот для сварки корректно функционировал и содействовал ускорению производства, требуется грамотная настройка его действий. Выполняется это при помощи пульта и дисплея, закрепленных на корпусе аппарата.

Это начинается с калибровки осей комплекса. Процедура выполняется один раз при установке робота на позицию. Проверяется диапазон его движений и соответствие этих показателей на экране. Если будет существовать различие (комплекс запрограммирован на шов длиной в 100 мм с радиусом окружности в 30 мм, а в реальности получиться радиус 35 мм), то аппарат проложит шов не в том месте. За день такой работы будет выпущено много бракованных изделий.

Второй стадией настоек является установка координат инструмента. Это подложка над которой работает сварочная головка, и сопутствующие приспособления, используемые для автоматического захвата и прижима изделия. Если действия комплекса будут несогласованными, то манипуляции с заготовками могут быть выполнены не в том месте (возможна даже ошибочная сварка на инструменте вместо изделия).

Третьей стадией программирования служит настройка координат окружения. Благодаря введению этих данных можно создавать конкретные модели сварочных процессов, позволяющие комплексу беспрепятственно перемещаться над изделием, выполняя заложенные операции, и не сталкиваясь с другим оборудованием или параллельно работающими роботизированными установками.

Размещение комплекса

Сварочных роботов можно устанавливать на бетонный пол, который не тоньше 300 мм, и имеет поверхность без перепадов (допустимая погрешность составляет 5 мм на один квадратный метр). Основание комплекса крепят на винты, чтобы придать ему жесткую фиксацию и предотвратить смещения из-за вибрации.

Рабочую зону робота необходимо ясно обозначить и оградить от движения людей. Это делается для безопасности. «Рука» машины может иметь значительный вылет в длину, а в сложенном положении оставлять много свободного места вокруг комплекса. В программу заложены координаты окружающего оборудования и инструментальной части, но нет возможности вносить информацию о проходящих людях, поэтому зона вокруг робота относится к территории повышенной опасности, ведь комплекс, действуя по программе, может неожиданно переместить головку на другой участок, задев идущего рабочего. Такие области ограждаются желтыми решетчатыми заборами и вывешиваются соответствующие надписи.

При роботизированной работе может потребоваться канал для подачи осушенного воздуха. Это используется на определенных сплавах для охлаждения зоны шва и предотвращения перегрева микросхем в случае радиоэлектронной промышленности. Такой канал заводится по полу и подается с задней стороны в аппарат. Электрические кабеля для питания комплекса закладываются в металлические каналы и проводятся аналогичным способом.

Роботы для сварки повышают производительность на однотипных сварочных процессах. Возможности программирования позволяют настроить установку на выполнение прямых и криволинейных швов, а разнообразие моделей дает возможность подобрать комплекс для конкретного материала и задач.

Поделись с друзьями

svarkalegko.com

Роботизация сварки | Москва

РОБОТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА КОТЛОВ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ.

Данный роботизированный комплекс предназначен для сварки котлов водяного отопления, работающих под давлением 0,2 МПа.

Собранное на прихватках изделие, устанавливается на одноосный позиционер.

Для исключения влияния неточной сборки изделия и тепловых деформаций в процессе сварки и для обеспечения требований по герметичности изделия, в роботизированном комплексе применяется лазерный поиск начала шва и датчик слежения по дуге.

РОБОТИЗИРОВАННАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

Этот роботизированный комплекс предназначен для сборки и сварки закладных деталей. Сборочно-сварочная оснастка имеет возможность быстро переналаживаться под различные типоразмеры «Закладных». Сварка выполняется роботом OTC Daihen в двух рабочих зонах. Смена рабочих зон выполняется роторным позиционером, что обеспечивает непрерывность процесса, и высокую производительность.

Общий вид роботизированной ячейки

Сварная конструкция

СВАРКА РОБОТАМИ КРУПНО-ЩИТОВОЙ ОПАЛУБКИ.

Роботизированный сварочный комплекс для сварки крупно-щитовой опалубки из стального профиля в среде углекислого газа реализован на базе двух сварочных роботов OTC-DAIHEN с оппозитным размещением двух одноосевых вращателей, синхронизированных с роботами-манипуляторами. Программирование сварочного комплекса осуществляется с единого переносного пульта управления. Сварка обеспечивается при помощи современного инверторного сварочного источника ОТС-DAIHEN. Комплекс оснащен системой безопасности и защитных ограждений, препятствующих несанкционированному доступу в рабочую зону сварочного комплекса.

Отличительной особенностью реализованного проекта является сварочно-сборочная оснастка, расположенная непосредственно на позиционерах - вращателях сварочного роботизированного комплекса. Оснастка полностью спроектирована и изготовлена специалистами КОНТУР и позволяет производить сборку и сварку изделий в широком диапазоне. Минимальный размер щита 600Х600 - максимально допустимый размер 3300х1200. При незначительных временных затратах на перенастройку, сварочная оснастка позволяет собирать и сваривать более 90 различных типоразмеров щитов стальной опалубки.

ОпалубкаРТК

Готовое изделие

РОБОТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА КАРКАСОВ КРОВАТЕЙ.

Данный роботизированный комплекс предназначен для сборки и сварки каркасов рамок кроватей. Для сборки и сварки каркасов используется быстро переналаживаемая оснастка, что позволяет выполнять выпуск рамок различного типоразмера. Сварка выполняется 2-мя роботами OTC Daihen в двух рабочих зонах. Смена рабочих зон выполняется тактовым столом, что обеспечивает непрерывность процесса.

Общий вид сварочного комплекса

Сварка каркаса кровати

Сварные изделия

РОБОТИЗИРОВАННАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ СВАРКИ РЕДУКТОРА ГИДРОСИСТЕМЫ.

Данный роботизированный комплекс предназначен для сварки изделия «Корпус редуктора гидросистемы». РТК построен на базе контроллера ABB IRC5, манипулятора ABB IRB1600, пятиосного позиционера ABB IRBP D600. Комплекс оснащен сварочным источником Esab AristoMIG5000i с необходимыми сварочными аксессуарами.

Применение пятиосного позиционера IRBP D600 позволяет избежать простоя комплекса во время операций загрузки-выгрузки, а также обеспечивает перемещение свариваемого изделия в наиболее выгодное для сварки положение, без прерывания основного процесса.

Сварка изделия выполняется за несколько этапов (стадий). Перед каждым этапом сварки выполняется установка и прихватка деталей соответствующих данному этапу. Установка и базирование деталей выполняется с помощью съёмной оснастки.

Общий вид роботизированной ячейки.

Сварное изделие.

СВАРКА РОБОТАМИ БАЛКИ ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА.

Общий вид роботизированного комплекса

Вид сварной балки

РОБОТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА КРОНШТЕЙНОВ СТУЛЬЕВ.

РСК предназначен для сварки изделия - кронштейн стула. Изделие представляет собой стальную конструкцию, собранную из двух согнутых труб и привариваемых к ним пластин. Заготовки изделия собираются и обвариваются в оснастке РСК. Оснастка позволяет обеспечить все геометрические размеры изделия, в соответствии с требованиями, указанными в чертежах Заказчика.

Комплекс построен на базе поворотного стола, имеющего две рабочие зоны. В первой рабочей зоне происходит установка и снятие изделия, во второй рабочей зоне робот сваривает собранное изделие. Роботизированный сварочный комплекс (РСК) оборудован комплектом защитных ограждений, препятствующих попаданию оператора в рабочую зону комплекса, а так же защищающих от излучения сварочной дуги.

РОБОТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА РАДИАТОРА. ЛАЗЕРНЫЙ ДАТЧИК ПОИСКА СВАРНОГО ШВА.

Роботизированный сварочный комплекс предназначен для сварки в автоматическом режиме различных модификаций автомобильных радиаторов. Комплекс оснащен комплектом оснастки, позволяющим производить сварку 9 ти различных модификаций алюминиевых радиаторов.

Сварочный комплекс построен на базе сварочного работа OTC AIIV6 с рабочим радиусом 1640 мм и оснащен 3х осевым позиционирующим устройством. Применение позиционирующего устройства позволяет избежать простоя комплекса во время операций загрузки-выгрузки, а также обеспечивает перемещение свариваемого изделия в наиболее выгодное для сварки положение, без прерывания основного технологического процесса.

Специализированный сварочный источник DW300 от OTC-DAIHEN (Япония) обеспечивает высококачественную сварку всех частей радиатора в импульсном режиме с переменной полярностью. Разработанная ОТС-DAIHEN и реализованная в источнике технология сварки алюминия является одной из лучших на текущий момент, позволяет добиться высокой производительности комплекса в сочетании с высоким качеством получаемых сварных соединений.

РОБОТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА СТАЛЬНОЙ ПЕЧИ

Внедренный роботизированный комплекс предназначен для сварки изделия - печь банная из стали. Изделие подается на робототехнический сварочный комплекс в подсобранном виде и обваривается. Комплекс на базе роботов OTC Daihen оборудован двухосными позиционерами и поисковым лазерным сенсором.

СВАРКА РОБОТОМ ШНЕКОВ

Роботизированный сварочный комплекс предназначен для сварки буровых шнеков различных диаметров и длиной от 800 до 2700 мм в защитном газе CO2 или смеси.

СВАРКА АЛЮМИНИЕВЫХ РАДИАТОРОВ

Внедренный роботизированный комплекс предназначен для сварки радиаторов из алюминия. Весь процесс сварки выполняется с учетом требований качества по параметру герметичности (проверка прочности сваренных образцов - 2.5 атм).

СВАРКА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Спроектирована универсальная, пневматическая сварочная оснастка, позволяющая оперативно осуществлять переналадку и работать с 14 различными типоразмерами заготовок. Сварка осуществляется с применением TIG процесса. Основная часть сварного шва формируется без добавки присадочных материалов, однако, в точке начала раскроя металла образуется существенный зазор, поэтому оба сварочных робота оснащены системой подачи присадочной проволоки.

СВАРКА РОБОТОМ РИГЕЛЕЙ ЗАМКОВ

СВАРКА СТАЛЬНЫХ ДВЕРЕЙ

ПОИСК СВАРНОГО ШВА ЛАЗЕРНЫМ СЕНСОРОМ РОБОТА

СВАРКА МЕЛКОЩИТОВОЙ ОПАЛУБКИ

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА СТЕЛЛАЖНЫХ БАЛОК

СВАРКА РОБОТОМ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ПОИСКОМ

СВАРКА СТУЛЬЕВ

СВАРКА БАКА

1. Особенности роботизации сварочного производства и состав робототехнических комплексов

1. Применение сварочных роботов позволяет обеспечить стабильно высокое качество сварных соединений, увеличить производительность сварки, улучшить условия труда, обеспечить гибкий переход на выпуск другой продукции.

2. Среди сварных конструкций, изготавливаемых с применением дуговой сварки, преобладают каркасно-решетчатые, рамные и корпусные, а также различные детали машин. Это объясняется тем, что указанные сварные конструкции имеют большое количество коротких швов, а также швов сложной формы. различным образом расположенных в пространстве, что затрудняет механизацию и автоматизацию сварки традиционными методами. При изготовлении сварных конструкций с помощью контактной точечной сварки оптимальными объектами роботизации являются тонколистовые и каркасно-решетчатые конструкции: двери, кузова (в сборе) легковых и кабины грузовых автомобилей, панели кузовов пассажирских вагонов. кабины, щитки, панели транспортных и сельскохозяйственных машин, каркасы и корпуса холодильников. стиральных машин и другой бытовой техники и т. п. Большинство этих сварных конструкций имеют средние габаритные размеры и требуют применения роботов с соответствующей рабочей зоной.

3. Манипуляционные системы РТК для дуговой сварки должны ориентировать свариваемую конструкцию и сварочный инструмент периодически или непрерывно во время сварки таким образом, чтобы обеспечивалось выполнение швов в оптимальном положении (нижнем). В общем случае сварки швов сложной формы - при двух ориентирующих степенях подвижности манипулятора свариваемого изделия -манипулятор сварочного инструмента должен иметь не менее пяти степеней подвижности при осесимметричном сварочном инструменте и не менее шести - при неосесимметричном. Контактная точечная сварка швов сложной формы в общем случае требует применения манипуляторов клещей с 6 степенями подвижности, так как сварочные клещи - инструмент неосесимметричный. Точечная контактная сварка может выполняться в любом пространственном положении. Поэтому в РТК КТС манипуляторы изделия применяются реже и в основном для того, чтобы сделать все точки сварки доступными для сварочного инструмента.

4. Одной из наиболее специфических особенностей объектов сварочного производства являются невысокая точность изготовления свариваемых элементов и их сборки под сварку, а также сварочные деформации. Совместное воздействие этих факторов вызывает существенные случайные отклонения линии сопряжения свариваемых элементов и геометрических параметров соединения, подготовленного под сварку, от расчетных (программных). В тех случаях, когда указанными отклонениями нельзя пренебречь, необходимо применение методов и средств автоматической корректировки траектории движения сварочного инструмента относительно изделия ( т. е. геометрической адаптации) и параметров режима сварки (т е технологической адаптации) индивидуально для каждого изделия данного типоисполнения. В первом приближении принимают, что при дуговой сварке допустимое отклонение электрода от линии соединения свариваемых элементов не должно превышать O,5d3 при сварке без колебаний и 1,0 d3 - при сварке с колебаниями электрода. Современные роботы для дуговой сварки обеспечивают повторяемость траектории с погрешностью не более 0,1—0,25 мм. При контактной точечной сварке к совмещению электродов и линии соединения предъявляются менее жесткие требования. Современные роботы для ТКС обеспечивают повторяемость запрограммированных положений электродов сварочных клещей с погрешностью 0,5— 1,25 мм.

5. Условия, в которых работают средства роботизации сварки, характеризуются высокой температурой вблизи зоны сварки, мощным нестационарным электромагнитным и световым излучением, разбрызгиванием расплавленного металла и защитных материалов, интенсивным выделением аэрозолей, пыли, агрессивных газов (при дуговой сварке). Поверхности изделия, положение которых требуется измерять для корректировки траектории и режима сварки, могут быть покрыты окалиной, из них могут быть заусенцы, задиры и прилипшие брызги, а также протеки металла. Все это существенно усложняет функционирование манипуляционных систем, средств измерения и управления, ограничивает их выбор как по принципу действия, так и по конструктивному исполнению и вызывает необходимость принятия специальных схемных и конструктивных мер для обеспечения надежной работы оборудования.

6. Экономические особенности внедрения средств роботизации дуговой и точечной контактной сварки определяются следующим обстоятельством. Подавляющее большинство разновидностей дуговой сварки может выполняться вручную или с применением сварочных полуавтоматов, представляющих собой, по существу, механизированный сварочный инструмент. Точечная контактная сварка выполняется сварочными клещами, также представляющими собой механизированный сварочный инструмент, или с помощью одно- либо многоточечной стационарной машины. Стоимость такого сварочного оборудования, за исключением многоточечных машин для КТС, весьма низкая, в то время как для роботизации сварочной операции требуется комплекс оборудования, стоимость которого вместе со средствами его автоматизации во много раз больше, чем механизированного сварочного инструмента или одноточечной стационарной машины для точечной контактной сварки. Указанное обстоятельство обусловливает необходимость поиска и применения простых, недорогих и в то же время типовых технических решений по роботизации сварочных операций. Одним из таких решений является применение агрегатно-модульного принципа создания РТК и их составных частей.

7. Важным фактором повышения эффективности РТК для сварки является также скорость выполнения вспомогательных действий и приемов. Действительно, такие действия, как перемещение сварочного инструмента (горелки, сварочных клещей) от одного места или точки сварки к другому выполняются квалифицированным рабочим за очень малое время, прежде всего за счет интуитивного выбора оптимального закона движения рук и тела в целом. Поэтому в РТК должны предусматриваться высокие скорости перемещений сварочного инструмента и изделия, малое время разгона и торможения и оптимальные законы движения, обеспечивающие минимальные рывки и удары при движении. Это особенно важно для точечной контактной сварки, при которой время сварки одной точки составляет обычно менее одной секунды и основная часть времени операции состоит из времени перемещения клещей между точками. Максимальная скорость установившегося движения горелки в современных РТК составляет примерно 1,5 м/с, клещей - 3 м/с, изделия при его переориентации - 90 °/с.

8. Целесообразно применение универсально-сборочной оснастки, содержащей установочные элементы и прижимные устройства с пневматическим или электромеханическим приводом.

9. Для уменьшения простоев РТК при программировании и снижения риска травмирования персонала целесообразно применение внешнего программирования с применением САПР. Хорошо зарекомендовали себя программные продукты РОБОМАКС и RobCad, на выходе которых формируется готовая программа сварки изделия.

Состав РТК:

1. Промышленный робот (манипулятор+система управления). Фирмы: Motoman, Panasonic (Япония). Reis (США), Cloos, Kuka (Германия) и др. Выбор осуществляется исходя из: грузоподъёмности (для дуговой сварки до 6 кг.), размеров рабочей зоны, числа степеней подвижности, точности позиционирования, стоимости (дешевле Cloos, Kuka).

2. Технологическое оборудование (источник питания с проволокоподающим устройством, горелка. устройство очистки горелки, устройство защиты горелки от столкновений - для дуговой сварки, клеши с трансформатором - для контактной сварки). Источник питания для дуговой сварки должен быть импульсным (для обеспечения струйного переноса при сварке в смеси газов), программируемым (для задания режимов сварки с системы управления РТК). Продолжительность включения источника (ПВ) близка к 100° о. поэтому при выборе ток берётся при ПВ 100%. Хорошо зарекомендовали себя фирмы: Ketnppi. Merkle. Froaius, Esab, Cloos и др. Сварочные горелки отличаются удлинённой передней частью корпуса, вытянутым соплом, гибкими и гладкими спиралями для подвода проволоки. Пневматическая очистка горелки при токах до 200 А. Свыше применяется пневматическая и механическая очистка на специальной станции, находящейся в рабочей зоне робота. Клещи для контактной точечной сварки с прямолинейным и радиальным ходом электродов в основном выполняются с встроенным инверторным источником питания. Их вес определяет грузоподъёмность робота.

3. Сенсоры (для слежения за стыком шва и параметрами режима сварки). Контактные, индуктивные, оптические, лазерные, сенсоры изображения (видео), дуговые.

4. Периферийное оборудование. Поворотные столы (с двумя степенями подвижности), кантователи. вращатели. Когда время сварки и сборки приблизительно равны целесообразно использовать двухпозиционные и многопозиционные столы). При автоматической загрузке деталей используются направляющие устройства, робот манипулятор, конвейеры. Детали извлекаются из магазинов заготовок, для распознавания объектов применяются сенсоры.

5. Системы вентиляции. Преимущественно используются местные вытяжные устройства, располагаемые рядом с манипулятором.

6. Устройства для обеспечения безопасности работы: ограждения, кнопки аварийного останова, световые или ультразвуковые барьеры, непрозрачные перегородки, отключающие маты и т.д.

studfiles.net

Роботизированная сварка: технология, стандарты, особенности применения

Главная > Статьи > Роботизированная сварка: технология, стандарты, особенности применения

Роботизированная сварка представляет собой полностью автоматизированный процесс, который реализуется за счёт использования специальных роботов-манипуляторов и другого сварочного оборудования. Основные преимущества сварки роботом заключаются в первоклассном качестве готовых изделий и высокой производительности сварочного производства.

Как и у любого современного и высокотехнологичного производства, в области сварки роботом существует масса важных особенностей, знание которых позволит достичь наилучшего результата и запустить действительно безопасный, высокоэффективный сварочный процесс. Об основных особенностях технологии сварки роботом и пойдёт речь в данной статье.

Как добиться точности в выполнении работ?

Как уже говорилось, главным достоинством роботизированной сварки является её высокая точность: так, технические характеристики современных роботов для сварки дают возможность добиться точности позиционирования сварочной горелки порядка 0.03-0.05 мм, что является достаточным для подавляющего большинства сварочных задач.

Однако некоторый недостаток робота заключается в том, что, в отличие от человека, при недостаточно точном позиционировании детали он не может самостоятельно изменить траекторию и найти правильную точку для сварки, поэтому погрешность позиционирования и сборки заготовки не должна превышать 0.5 мм.

Если достичь данной точности позиционирования невозможно, необходимо применять методы коррекции сварочной траектории, например, использовать лазерную систему слежения за стыком шва. Коррекция траекторий даст возможность сохранить качество сварного изделия, но, с другой стороны, при её использовании резонно ожидать падения производительности вплоть до 30%.

В общем случае, сварочная оснастка должна фиксировать обрабатываемую заготовку на устройстве позиционирования и предоставлять роботам свободный доступ к местам сварки. Необходимо избегать использования сварочной оснастки в качестве инструмента правки геометрии обрабатываемой заготовки, решая проблемы такого рода до её попадания на линию автоматизированной сварки. Исключением может служить использование гидравлических зажимов, сам смысл применения которых как раз и заключается не только в фиксации, но и в выдерживании определённой геометрии заготовки при сварке.

Поскольку сварочные роботы – это современное, высокоточное и высокотехнологичное оборудование, то и заготовка, поступающая на операцию роботизированной сварки, должна удовлетворять высоким требованиям, что выражается в необходимости использования соответствующего оборудования на всех этапах, предшествующих сварке. Так, хорошим решением для раскроя листов металла под последующую обработку автоматизированной сваркой является использование современных станков лазерной резки с ЧПУ.

Кроме достойного качества заготовки и правильного её позиционирования, обязательным условием точной сварки роботом является калибровка самого робота. В общем случае, калибровка роботизированного комплекса включает в себя три этапа:

Калибровку осей, включая внешние
Настройку координат инструмента
Настройку координат окружения

Пункты 1 и 2 являются обязательными. Калибровку осей, как правило, производят единожды перед первым запуском системы и регулярно проверяют во время планового техобслуживания. Калибровка инструмента необходима для установки связи между инструментальной и базовой системами координат робота-манипулятора, что, в свою очередь, требуется для корректного движения горелки по заданной траектории, а также для точной работы системы коррекции этих траекторий. Настройка координат окружения необходима, когда требуется создать виртуальную модель сварочного комплекса в системе подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.

Выбор метода сварки

Метод роботизированной сварки и, соответственно, сварочное оборудование, выбирается исходя из условий производственной задачи. Вот основные методы, которые реализуются промышленными сварочными роботами:

Электродуговая сварка (в среде защитных газов и под флюсом)
Лазерная сварка
Плазменная сварка
Контактная сварка
Гибридная сварка

Автоматическая электродуговая сварка представляет собой дуговую сварку с механизированной подачей плавящегося электрода и перемещением дуги вдоль кромок. Таким образом, промышленный робот в данной технологии используется как устройство, манипулирующее электродом, а траектория движения и вид шва либо выбираются из библиотеки швов в ПО робота, либо задаются оператором вручную.

Роботы для MIG/MAG сварки от OTC Daihen

Лазерная сварка представляет собой процесс получения неразъёмного соединения деталей за счёт фокусировки лазерного луча. Благодаря возможности выдерживать сверхвысокие длины фокусировки (вплоть до 2 метров) и тем самым обеспечивать дистанционную сварку, сварка роботом существенно расширяет границы использования данного технологического процесса, а также увеличивает производительность изготовления деталей.

Плазменная сварка – это сварочный процесс за счёт направленного потока плазменной дуги. Роботизация плазменной сварки даёт возможность в полной мере реализовать все преимущества данной технологии, к которым относятся низкий перегрев деталей, отсутствие разбрызгивания расплавленного металла и сварка в труднодоступных местах.

Контактная точечная сварка – это именно та область, в которой промышленные роботы исторически начали использоваться в первую очередь. Широкое применение роботов точечной сварки началось около 50 лет назад, и сегодня они являются обязательным оборудованием любого завода автомобильной промышленности.

Гибридная сварка объединяет в себе две технологии: лазерное излучение и сварку электрической дугой. Гибридная роботизированная сварка стала использоваться в промышленности сравнительно недавно, но активно набирает обороты, особенно в производстве железнодорожного транспорта и тяжёлых стальных конструкций мостов и резервуаров.

Организация рабочего пространства

Размещение и планировка комплекса для сварки роботом требует к себе повышенного внимания. Во-первых, необходимо предусмотреть специальные буферные зоны для изделий после сварки.

Во-вторых, выбирая место для расположения сварочного комплекса, важно помнить, что стандартные требования к территории включают в себя качественный бетонный пол, толщина которого не должна быть менее 300 мм, с перепадами, не превышающими 5 мм на 1000 мм.

В-третьих, на территории расположения роботизированного сварочного комплекса желательно спроектировать подводку осушенного воздуха, а при проектировании электропитания необходимо предусмотреть использование стабилизаторов.

Роботизированная сварка металлоконструкций

Как выглядит роботизированная сварка на практике, можно узнать, посмотрев следующее видео:

Контроль сварочного цикла

Для того чтобы иметь возможность осуществлять контроль над сварочным циклом, важно представлять себе весь набор операций сварочного комплекса и знать, сколько по времени длятся эти операции. Этот набор данных удобно организовать в виде циклограммы, которая позволит выявить узкие места в работе сварочного комплекса и понять, насколько удачно та или иная операция вписывается в производственный процесс. Например, для анализа можно выделить следующие временные интервалы:

Доставка заготовок для сварки до буферного склада
Извлечение заготовок из буфера
Закладка заготовок в оснастку
Позиционирование и перемещение заготовок
Собственно сварочный процесс
Извлечение готовых деталей из оснастки
Помещение деталей в буфер
Удаление из буфера
Сервисные операции

Ещё на этапе проектирования роботизированного комплекса необходимо рассчитать оптимальную схему его работы, которая сводила бы к минимуму простой роботов и согласовывалась с реальной загрузкой комплекса, то есть с тем количеством заготовок, которые приходят с предыдущих производственных узлов.

Роботизированная сварка на основе техники Kuka

Лидирующие позиции в разработке роботизированных сварочных комплексов принадлежат сегодня компании Kuka. Так, именно под этой маркой выпускаются абсолютные специалисты в области электродуговой сварки в среде защитного газа – роботы серии HW (Hollow Wrist, что означает «полая кисть»).

Имея грузоподъёмность до 16 кг и радиус действия до 2016 мм, они с успехом выполняют сварку даже труднодоступных соединений. Благодаря наличию шестой оси с возможностью бесконечного вращения, исключаются временные затраты на возврат в начальное положение, и время обработки детали сокращается.

Сварка трубы роботом Kuka

Предлагаем посмотреть, как происходит роботизированная сварка круговых швов при помощи робота Kuka:

По всем вопросам, касающимся нашего оборудования, специфике его работы, стоимости, а так же любым другим вопросам, обращайтесь к нашим специалистам

по телефонам +7 (495)787-49-12, 8-800-500-49-12

электронной почте [email protected]

Так же Вы можете связаться напрямую с интересующим Вас специалистом, посмотрев его контакты в разделе «Наши сотрудники» по ссылке

Будем рады ответить на все возникшие вопросы!

vektor-grupp.ru

Как роботизировать сварку на действующем производстве?

Каковы же преимущества роботов KUKA? В чем состоят явные плюсы роботизации сварочного производства? И какие проблемы удастся решить производителю при роботизации сварочных процессов?

Если Вы никогда не сталкивались с задачами автоматизации технологических процессов и интеграции сварочного робота в существующий сварочный процесс, то сначала стоит разделить всю подготовительную работу на три основных этапа.

Какие факторы влияют на внедрение системы роботизированной сварки?

Предварительный анализ

На этапе предварительного анализа исходных данных потребуется учесть все факторы, влияющие на процесс интеграции системы роботизированной сварки. И, как это ни странно, необходимо сразу определить конечный результат, ожидаемый после реализации проекта. Вероятно, это будет увеличение объемов производства, сокращение количества технологических операций (сокращение цикла производства), оптимизация производственных затрат, экономия производственной площади, улучшение техники безопасности на производстве, повышение качества продукции и снижение количества брака и др. Вполне возможно, что Вы ожидаете получить ощутимый комплексный результат, в любом случае необходимо здраво оценивать, насколько реалистичен и экономически обоснован Ваш проект.

Чтобы внедрить систему роботизированной сварки необходимо участвовать в ее проектировании. Применение сварочных роботов позволяет повысить производительность, при этом качество продукции существенно выше, а объем работ по исправлению брака стремится к минимуму.

Немаловажную роль в конечной себестоимости готовой продукции также играет и сокращение длительности производственного цикла изготовления деталей благодаря уменьшению времени на вспомогательные операции и повышению непрерывности технологического процесса.

Тип и модель изделий

Для начала стоит определиться с номенклатурой изделий, подлежащих сварке. Стоит изначально определить типы и модели изделий, процесс изготовления которых планируется роботизировать. Следует выделить изделия, обладающие общностью конструктивно-технологических признаков. Возможно, стоит рассмотреть предложения по унификации заготовок или изменению их конструкции. Тип производства: серийное, мелкосерийное, единичное или массовое, также влияет на рациональность унификации деталей и заготовок.

Немаловажным фактором также является оценка свариваемости исходных материалов и рациональность выбора основных и сварочных материалов.

Вопросы сложности подготовки и сборки под сварку также нельзя оставить без внимания. Роботизированная сварка требует пересмотра подхода к складской логистике, заготовительным операциям, подготовке и сборке деталей и элементов под сварку.

Качество подготовительных и сборочных работ

Преимущества роботизированной сварки в полной мере будут ощутимы только при модернизации сварочного производства в целом и повышении качества заготовительных и сборочных работ в частности. Изначально стоит пересмотреть подход к сборочным операциям, определиться, будут ли части свариваемой детали прихвачены предварительно или не прихваченные детали будут жестко зафиксированы в специализированной оснастке и т. д. Не стоит надеяться, что сварочный робот компенсирует проблемы качества, связанные с плохой сборкой и большими зазорами между свариваемыми деталями.

Роботов очень сложно адаптировать к переменным зазорам между свариваемыми деталями и к деталям, которые не имеют повторяемости по геометрии. Хотя изменения геометрии и зазоры в стыке свариваемых деталей могут быть обнаружены многочисленными системами слежения, но они также имеют свои ограничения.

Чтобы избежать неприятных сюрпризов и разочарований в будущем, следует предусмотреть шаги по модернизации заготовительных операций. Обновление парка машин плазменной резки, модернизация существующих прессов и штампов, пересмотр складской логистики также являются важными этапами перехода на роботизированное производство.

Время сварочного цикла

Затем стоит точно определить время цикла при ручной или механизированной сварке изделия и тогда Вы будете иметь отправную точку для оценки окупаемости инвестиций в роботизированную сварку. Именно в этот момент, вероятно, Вами будет принято решение изменить методы подготовки под сварку и сам способ сварки. В конечном итоге, оценив количество и разнообразие изделий, выпускаемых в определенный период времени (за смену, рабочий день, неделю, месяц, год) можно получить реальные цифры по окупаемости проекта.

Внедрение в производство роботизированных сварочных систем дает ощутимый экономический эффект за счет экономии рабочих площадей. Ведь рабочая зона робота расположена вокруг него и может намного превышать габариты самого робота, в то время как рабочая зона любого современного станка существенно меньше самого станка и находится внутри него. Следует проанализировать рациональность размещения оборудования.

Техника безопасности

Обеспечение техники безопасности при выполнении технологически сложных задач сварки — также весомый аргумент в пользу применения сварочных роботов. Робот берет на себя сложную, тяжелую физическую работу сварщика, такую как работы на высоте, работы в неудобном для сварщика положении, сварка в труднодоступном или опасном для человека месте, сварка в замкнутом пространстве. Он не просто имитирует или замещает человека, он выполняет производственные функции быстрее, надежнее, безопаснее.

Не стоит забывать также и о повышении квалификации персонала производства. Как уже говорилось, новые технологии требуют новых подходов в обучении заводских рабочих, больше внимания следует уделять информационных технологиям.

Проанализировав эти пункты, вы сможете правильно оценить потребности производства в модернизации и определить, подходит ли для их удовлетворения роботизированная система.

knn-systems.com

РОБОТИЗИРОВАННАЯ СВАРКА: ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Роботизированная сварка: особенности применения

Роботизированная сварка – это полностью автоматизированный сварочный процесс, реализованный с помощью роботов-манипуляторов и специального сварочного оборудования.

Основными характеристиками, позволяющими определить успешность применения роботизированной сварки, являются качество сваренных изделий и производительность построенной системы.

Ниже мы рассмотрим ключевые факторы, влияющие на эффективность роботизированной сварки в производственном процессе.

1. Качество заготовки и технологическая оснастка.

Технические характеристики современных роботов позволяют позиционировать сварочную горелку с точностью порядка 0.03-0.05 мм – данная точность достаточна для большинства задач.

Погрешность позиционирования, сборки и геометрии заготовки в общем случае не должна превышать 0.5 мм – в противном случае необходимо применять методы, позволяющие корректировать траектории сварки. В вопросе стандартов относящихся к точности заготовки и зазоров в местах сварки можно ориентироваться на ГОСТ 14771-76.

Корректировка траекторий позволит сохранить качество изделия, но может снизить производительность решения на величину до 30% от исходного значения. Подробно о методах и средствах коррекции сварочных траекторий можно прочитать здесь.

Также стоит отметить то, что в общем случае оснастка должна фиксировать заготовку на устройстве позиционирования и обеспечивать свободный доступ для робота к местам сварки. Следует избегать использования оснастки, как инструмента правки геометрии заготовки и решать данные проблемы до попадания заготовки на операцию автоматизированной сварки. Исключения могут составлять случаи, например, с использованием гидравлических зажимных приспособлений, смысл применения которых включает в себя и фиксацию, и выдерживание определенной геометрии заготовки в момент сварки.

Роботизированная сварка реализуется на современном точном и высокотехнологичном оборудовании и заготовка, поступающая на автоматизированный сварочный пост, должна удовлетворять высоким требованиям. Для выполнения этих требований необходимо использовать соответствующее оборудование на всех этапах производства заготовки до сварки. Например, хорошим решением для раскроя листового металла являются современные станки лазерной резки с ЧПУ.

2. Процесс сварки и его параметры.

Метод сварки и соответствующее оборудование выбирается исходя из условий, которые диктует задача. Выделим основные методы, которые могут быть реализованы с применением промышленных роботов:

- Электронно-дуговая сварка в среде защитных газов с плавящимся/неплавящимся электродом

- Электронно-дуговая сварка под флюсом

- Плазменная сварка

- Лазерная сварка

- Гибридная сварка

- Контактная сварка

Каждый из этих методов обладает своими характеристиками и особенностями применения, которые в итоге оказывают влияние на качество сварного соединения и производительность решения. Все перечисленные методы чувствительны к качеству применяемых расходных материалов и предполагают обязательное проведение регулярного технического обслуживания.

В качестве примера, рассмотрим электронно-дуговую сварку в среде защитных газов.

Данный способ чувствителен к следующим компонентам:

- состав сварочной проволоки

- состав защитного газа

- равномерность подачи сварочной проволоки

- подвод массы сварочного источника к заготовке

- перепады температур в производственном помещении

Большое значение имеет то, какой металл сваривается и его качество (соответствие химического состава, отсутствие разнотолщинности).

Во всех случаях, параметры сварочного процесса должны быть рассчитаны и подобраны технологами по сварке.

3. Калибровка сварочного роботизированного комплекса.

Калибровка комплекса проходит в три этапа:

1. Калибровка осей робота, в т.ч. внешних.

2. Настройка координат инструмента

3. Настройка координат окружения

Первые два пункта являются обязательными для работы манипулятора. Калибровка осей производится, как правило, единожды при первом запуске системы и проверяется во время планового технического обслуживания. Калибровка инструмента позволяет установить связь между базовой и инструментальной системами координат манипулятора. Эта связь необходима для корректного движения сварочной горелки по заданным траекториям и для точной работы систем коррекции траекторий сварки. Координаты окружения необходимы для создания виртуальной модели комплекса в CAM-системе, позволяющей создавать сварочные программы для робота.

4. Размещение комплекса.

Размещение и планировка сварочного комплекса требует повышенного внимания. Располагая информацией о перемещении изделий, необходимо обозначить буферные зоны для заготовок и изделий после сварки. При выборе места для сварочного комплекса нужно учитывать, что стандартным требованием для монтажа является качественный бетонный пол толщиной от 300 мм с перепадом не более 5мм на 1000 мм.

Часто необходима подводка осушенного воздуха, а электропитание должно быть осуществлено с применением стабилизаторов.

5. Циклограмма.

Важно представлять себе набор операций, выполняющихся на сварочном комплексе, и знать их продолжительность – иными словами, нужно составить циклограмму работы комплекса. Такая циклограмма позволит понять, какие узкие места имеются в комплексе и насколько удачно он вписывается в производственный процесс. В общем случае можно выделить следующие временные интервалы для анализа:

- доставка заготовок до буферного склада

- извлечение из буфера

- закладка в оснастку

- позиционирование и перемещение

- сварка

- извлечение из оснастки

- помещение в буфер

- удаление изделий из буфера

- сервисные операции

На этапе проектирования необходимо выбрать оптимальную схему работы комплекса, сводящую к минимуму простой роботов и согласующуюся с количеством заготовок, приходящих с предыдущих производственных узлов.

Рассмотрим упрощенный пример:

Пусть, время сварки изделия «стальной ящик» вместе с накладными задержками составляет две минуты, а время закладки заготовок в оснастку также равно двум минутам.

Например, можно использовать поворотный позиционер с двумя симметричными рабочими зонами – во время сварки изделия в одном кондукторе, будет производиться закладка заготовок в другой кондуктор. Простой робота в данном случае равен времени, которое необходимо на поворот позиционера плюс время на извлечение готового изделия. Если время простоя робота близко к двум минутам, то логично рассмотреть схему с использованием поворотного трехзонного позиционера с зоной сварки, зоной загрузки и зоной разгрузки.

Более подробно про выбор позиционера можно прочитать в статье «Как выбрать сварочный позиционер».

Итак, мы рассмотрели основные «узкие» моменты, связанные с применением роботов в сварке. Очевидно, что существует масса ньюансов, которые необходимо учесть при внедрении, но при вдумчивом и внимательном подходе большинство проблем решается на этапе проектирования. Эффект же от грамотного применения роботизированной сварки оправдывает все ожидания, позволяя осуществить выпуск высококачественной продукции с большой производительностью.

robo-weld.com

Робототехнические комплексы для сварки. Робот для сварки

Главная → Сварка

Роботизированная сварка как вид роботизированного производства

Сварка является наиболее эффективным способом соединения металлов и используется для соединения всех видов промышленных металлов, обладающих самыми различными свойствами.

Сварка производится посредством нагрева материалов до температуры сварки, без применения давления, с использованием или без использования присадочных металлов. Существуют различные типы сварочных процессов, при которых используются различные типы источников нагрева. Например, при дуговой сварке в качестве источника нагрева используется электрическая дуга.

В нынешний век высоких технологий можно сварить практически любые материалы вручную, но значительно более эффективно процесс сварки представляется с использованием технологий 21 века – сварочных роботов. Опыт использования промышленных роботов для автоматизации процессов сварки насчитывает уже более 20 лет. Роботизированная сварка подразумевает выполнение сварочных операций посредством робототехнического оборудования.

К настоящему времени уже разработаны роботизированные системы со специальными датчиками отслеживания для полностью автоматической сварки. Также разработаны и алгоритмы распознания и автоматического отслеживания сварных швов. Более подробно о них Вы можете узнать здесь.

Основы роботизированной сварки

Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при подготовке роботизированной сварки. Проектирование роботизированной сварки происходит совершенно иначе, нежели ручной сварки. Вот некоторые из этих факторов:

- выбранная программа сварки должна включать функции старта и останова;

- система должна включать функции подготовки газа, подачи электродов и подвода газа к соплу;

- конструкция основного оборудования для автоматической дуговой сварки отличается от конструкции оборудования для ручной сварки. Обычно, для автоматической дуговой сварки используются циклы интенсивных нагрузок, поэтому используемое сварочное оборудование должно обладать соответствующими характеристиками;

- помимо прочего, элементы сварочного оборудования должны быть связаны с системами управления посредством интерфейсов.

Автоматизация процессов сварки значительно сокращает вероятность ошибок, что означает сокращение количества брака и переработки. При использовании роботизированной сварки Вы так же можете увеличить и производительность, не только потому, что робот работает быстрее, но и потому, что роботизированная ячейка может работать 24 часа в сутки, 365 дней в году без перерывов, что делает использование роботизированной сварочной ячейки значительно более эффективней ручной сварки.

Еще одним неоспоримым преимуществом использования промышленных робот для сварки является значительное снижение трудозатрат. Помимо этого, для роботов, в отличие от человека (сварщика/оператора), не опасна работа с ядовитыми испарениями и расплавленным металлом вблизи сварочной дуги.

Фиксация и позиционирование заготовок

Для корректного соединения свариваемых частей при роботизированной сварке необходимо точное позиционирование и надежное удержание отдельных частей. Значительное внимание следует уделить позиционерам для удержания свариваемых частей. Заготовка должна легко и быстро устанавливаться в позиционер и надежно удерживаться в нем во время сварки. Кроме того, позиционер должен обеспечивать беспрепятственный доступ сварочной головки ко всем сварочным точкам.

Безопасность благодаря роботу для сварки

В настоящее время уже разработаны стандарты безопасности, включающие все потенциальные риски при любом виде сварки. Потенциальные риски, связанные с работой с дуговой сваркой включают в себя: опасности радиации, загрязнения воздуха, удара электрическим током, воспламенения и взрыва, сжатых газов и др. С самого начала роботы разрабатывались для выполнения рабочих функций человека. Они были разработаны для избавления человека от тяжелой и нудной работы, повторяющихся операций и от необходимости выполнять опасную работу, а также для сокращения производственных травм и несчастных случаев. Но роботы также представляют собой определенную опасность.

Ввод промышленных роботов в производство требует соблюдения соответствующих норм безопасности для того, чтобы свести на нет риски получения травм персоналом, работающим как непосредственно с роботом, так и вблизи него. Одним из наилучших решений этой задачи является приобретение готовой роботизированной сварочной ячейки у робототехнического интегратора. Готовая ячейка уже включает в себя все необходимые защитные приспособления и проработанные способы безопасной загрузки-разгрузки ячейки.

Одной из динамично развивающихся областей применения промышленных роботов является контактная точечная сварка в автомобилестроении.

Необходимость применения роботов для контактной точечной сварки обусловлена следующими объективными причинами:

1. Переход мирового производителя на использование оцинкованного листового материала, что требует:

• периодической зачистки электродов после простановки определенного количества сварных точек;

• осуществления двухстороннего токоподвода к свариваемым деталям;

• проведения 100%-ного активного контроля качества контактной точечной сварки.

2. Расширение модельного ряда кузовов автомобилей.

3. Повышение точности сборки и сварки деталей кузова.

4. Снижение доли ручного труда на производстве.

По области применения роботы для контактной точечной сварки занимают место после универсальных подвесных сварочных машин и перед узкоспециализированными многоэлектродными сварочными агрегатами, экономически выгодными только для массового производства одной модели изделия в течение многих лет.

В автомобилестроении раньше, чем в других областях машиностроения, начали применяться роботизированные линии и гибкие (автоматически переналаживаемые) производственные системы на основе роботов для контактной точечной сварки. Такие системы позволяют автоматизировать не только сварочные, но и сборочные, транспортные, складские и другие операции, что обеспечивает комплексную автоматизацию и роботизацию производства и его автоматический переход на сварку различных моделей изделия в зависимости от порядка поступления заказов.

alphajet.ru