Роботизированная сварка: применение сварочных роботов

Роботизированная сварка – это разновидность автоматизированного процесса, характеризующаяся высокой точностью. Программируемые роботы заменяют сварщиков, увеличивают производительность работ в десятки раз. Сварочный робот – обязательная часть конвейерного производства, где есть сварочные операции. Например, при сборке машин, бытовой техники, оборудования.

Суть и применение роботизированной сварки

Роботы выполняют работы по сварке на протяжении многих часов. Им не нужны перерывы на обед. Некоторые модели работают при перебоях напряжения, просадке сети. Роботизированная сварка эффективна при больших объемах. Роботы перед сварочной операцией правильно позиционируют детали, устанавливают их с необходимым зазором. Рукой-манипулятором они делают это гораздо точнее, чем человек. Шов получается ровнее. Размер детали не имеет значения для роботизированной сварки, «руку» можно настроить на любое расстояние.

С помощью роботов металл сваривают и режут, чаще используют точечную, электродуговую, аргоновую сварку, допустимо формирование сварного соединения с использованием флюса. Манипуляторы создают равномерный шовный валик, механизация исключает человеческий фактор, не нужно следить за ванной расплава, дуга в несколько миллиметров поддерживается в автоматическом режиме. На прокладку не влияет позиция захвата заготовок, отклонение захвата не превышает 5 мм.

Сварочные роботы применят при сборке машин, бытовой техники, оборудования. Очень часто с их помощью не только сваривают, но и режут металл.

Общая информация

Роботизированная сварка — это вид автоматической сварки, суть которого заключается в использовании на производстве программируемых роботов вместо привычных сварщиков. Такая сварка очень востребована на предприятиях, где необходимо наладить крупное конвейерное производство.

Существует огромное количество разновидностей роботов для сварки, поскольку каждый производитель стремится оснастить свое оборудование особыми функциями. Несмотря на техническую сложность, конкуренция среди производителей сварочных роботов очень высока, ведь такое оборудование стоит дорого и зачастую приобретается не на один год. Поэтому производители пытаются оснастить своих роботов максимальным количеством полезных функций.

Бюджетные, но при этом относительно функциональные роботы производит японская компания Fanuc. Их самая популярная модель — AM-0iA. Среди европейских производителей популярны немецкие сварочные роботы фирмы Kuka, особенно их бюджетная модель KR5. Также отметим сварочных роботов от всемирно известной компании Panasonic, в частности их модель TA1400G2 хорошо зарекомендовала себя на отечественных заводах. Неплохо показала себя продукция компании Motoman, особой похвалы достойна модель EA 1400N.

Устройство сварочных роботов

Автоматизированное устройство – это аппарат, установленный на прочную основу с шарнирным поворотным механизмом. Корпус свободно вращается вокруг оси. Робот для сварки оснащен:

• источником тока;
• преобразователем вольт-амперных характеристик;
• подающим устройством.

Предусмотрено табло, пульт с программным обеспечением, баллон с инертным газом. Управляемая «рука» состоит из нескольких частей. От трех до шести отрезков соединяются поворотными узлами. На конце руки-манипулятора закрепляется газовая горелка, в рабочую зону в автоматическом режиме подается присадка – сварочная проволока, подачей газа создается защитная атмосфера.

Какие бывают методы сварки?

Принято различать несколько видов сварки:

1. Точечная-контактная. Одна из наиболее распространенных. При таком типе сварки устройство оснащают специальными клещами. Наиболее распространенный вид.
2. Дуговая. Также получила большое распространение. Однако для такого типа нужно большее количество степеней свободы, чтобы сварочная головка была расположена строго перпендикулярно шву.
3. Методом трения и перемещения. Сварочный робот раскручивает инструмент – стержень. В него устанавливают специальный наконечник. Сварка происходит за счет нагревания до высоких температур данного элемента. Робот плавно перемещается по всей линии сварки.
4. Лазерная. Используется при высокоскоростной сварке. Практически не выделяет едких веществ в атмосферу.
5. Ультразвуковая. Чаще всего используется при сварке интегральных микросхем. Сварочная головка состоит из волновода, генератора ультразвука, а также сварочной иглы.

Чтобы процесс шел быстрее, а точность сварки не ухудшалось, нужно правильно организовать рабочее пространство.

Преимущества и недостатки

Роботизация сварки оптимизирует технологический процесс, роботизированные автоматы заменили сварщиков. Преимущества автоматизации работ:

• повышается качество соединений;
• однотипные операции выполняются с одинаковой скоростью (человек на такое не способен);
• оборудование перенастраивается в процессе работы в считанные минуты;
• уменьшается процент брака;
• поддерживается стабильное горение дуги, сохраняется интервал между заготовкой и электродом;
• длительность работы намного выше;
• расходы на оборудование быстро окупаются за счет исключения ручного труда, повышения производительности;
• расходы на техническое обслуживание несоизмеримо меньше фонда зарплаты сварщиков с обязательными отчислениями;
• оператор, настраивающий технику, действует по переделенным алгоритмам, не требующим специальных знаний, его недолго обучать;
• безопасность – нет термического и лучевого воздействия на людей;
• экономический эффект;
• не нужна система контроля, эту функцию выполняет компьютер.

Теперь о недостатках, они тоже имеются:

• высокая стоимость роботов;
• повторяемость операций, потесано автоматику перенастраивать не будешь, роботы-сварщики используются только на конвейерной сборке, серийном производстве;
• качество сварных работ зависит от опыта оператора, умения настраивать оборудование.

Как добиться точности роботизации сварки?

Существует четыре способа по увеличению точности работы:

1. Исключение неточностей сборки сочленений робота, коррекция ошибок нулевых датчиков, которые отвечают за углы поворота суставов робота. Чтобы свести действие данных факторов к минимуму, нужно использовать специальное ПО, учитывающее подобные ошибки.
2. Внесение G-кодов. Использование специальных программ, которые корректно преобразуют трехмерные файлы CAD/CAM в G-коды.
3. Сокращение микровибраций. Они происходят из-за использования в роботах редукторов с низким мертвым ходом. Иногда возникают микроимпульсы, которые могут отразиться на точности сварки. Ведущие производители учитывают данный фактор. Они закладывают в программный код «метод дополнительных сигналов в команде момента инерции двигателя». Это сводит количество вибрации и резонансов к нулю.
4. Контроль системы координат робота. Специальный программный код, который учитывает смещение кончика сварочного аппарата после окончания работы. Также известен как «метод измерения инструмента».

И самое главное – своевременное ТО и регулярное обслуживание автоматического сварного устройства.

Разновидности сварочных роботов

Разработаны и выпускаются роботизированные модели для сварки:

• плавящимся электродом;
• сварной проволокой;
• вольфрамовыми и графитовыми стержнями;
• контактными медесодержащими электродами (точечная сварка);
• плазмой;
• лазером.

Некоторые производители наладили выпуск гибридных модификаций. Основные различия роботов сварочных:

• длина манипулятора;
• число повторных деталей в составе «руки»;
• выполняемые функции.

Нюансы работы

Выше перечислены основные требования. Их стоит соблюдать на любом производстве с использованием роботизированных устройств. Но также есть отдельные нюансы, которые встречаются в сварочных цехах при варке автомобильных или иных кузовов, а также при работе в среде защитных газов.

Особенности роботизированной сварки в среде защитных газов

Такой тип сварочных устройств пользуется спросом на крупных производствах. Их нецелесообразно брать для мелкосерийной сборки. Также нужно учесть, что большинство моделей выделяют вредные вещества. Сварка проходит в агрессивной среде (аргон и углекислота). Основные требования по ТБ:

1. Оператор робота не должен долго находиться в непосредственной близости возле работающего устройства. Сварочная линия должна располагаться в отдельном цеху или изолированном помещении.
2. На производстве нужно сделать качественную вентиляцию, чтобы отводить едкий газ из рабочих помещений.

Эти требования нужно соблюдать, чтобы человек не получил отравление или химический ожог на производстве.

Сварка кузова роботами

Наибольшую распространенность получили роботы-сварщики в автомобильной промышленности. Автоматическое соединение деталей в один кузов – то, что ждали все владельцы заводов еще с середины прошлого века. Сварка автомобилей роботами применяется повсеместно. Но еще до начала внедрения автоматических устройств в линию нужно учесть несколько особенностей:

1. Составить полноценный проект и просчитать смету. Заранее рассчитать полное количество сварочных устройств, позиционеров, зажимов, которые будут работать на линии.
2. Заложить потенциальный рост. Оборудовать конвейер таким образом, чтобы позже на нем можно было производить большее количество кузовов.
3. Позаботиться о правилах и требованиях по ТБ. Они могут отличаться в зависимости от типа используемых станков.

Лучше всего выбирать роботизированные устройства, которые уже зарекомендовали себя на рынке.

Автоматизированная линия по сварке кузовов автомобилей

Интересно! Компания VOLGABUS сократила время производства кузовов автобусов в 30 раз после внедрения полностью автоматической линии сборки и сварки. В качестве сварочных роботов было закуплено 29 устройств от компании KUKA.

Настройка оборудования

Сварочные роботы предусматривают этапы настройки роботизированного оборудования:

1. Калибровка внешних осей движения робота-манипулятора при установке на позиции. Оператор проверяет показатели режима работы на дисплее: длину шва, траекторию. От точности установки внешних осей зависит форма сварочного шва. Отступления на несколько миллиметров приводят к браку.
2. Настройка «руки» с инструментом, координация движений подложки сварочной головки и зажимного механизма. Они должны двигаться согласованно, иначе сварка будет не на заготовке, а на подвижном зажимном механизме или манипуляторе.
3. Координация окружения. Обычно на конвейере устанавливают сразу несколько сварочных роботов, они не должны мешать друг другу. Создается модель сварочного процесса совместно с другими роботами-манипуляторами, работающими параллельно.

Первые две настройки проводятся обязательно после подключения роботизированного сварочного оборудования к сети, чтобы правильно его установить.

Предварительная калибровка по умолчанию. Проводится операторами завода-изготовителя. Сварочные порты и зажимные механизмы при взаимодействии калибруют до микрон.

Повысьте производительность предприятия

Автоматизация сварки — это процесс, который улучшает качество работы производственной линии и ускоряет процесс выпуска продукции. Внедряя роботизированную сварку на предприятии, собственник экономит на рабочей силе и повышает производительность работ, уменьшая количество выпускаемого брака.

Благодаря увеличению производительности, возможно быстро окупить вложенные в автоматизацию средства и выйти в плюс. Каждого робота-манипулятора можно настроить индивидуально, чтобы он выполнял тот тип работ, который нужен именно на конкретном предприятии. Если у Вас остались вопросы по автоматизации производства и о внедрении сварочных роботов в работу предприятия — обращайтесь!

Размещение роботизированного сварочного комплекса

При установке роботизированного сварочного комплекса на рабочую позицию соблюдают ряд правил:

• толщина бетонного пола не менее 30 см;
• неровности поверхности больше 5 мм не допустимы;
• фиксация производится съемными анкерными болтами, исключающими сдвиг при вибрации;
• рабочая зона ограждается сигнальной лентой или переносными желтыми заборными панелями;
• размер охранной зоны не менее 1,5 метра;
• предусматривается подключение воздушного провода для охлаждения соединения;
• электропроводка укладывается в металлические кабель-каналы.

Программное обеспечение настраивается только после позиционной установки робота.

Организация роботизации сварочного производства

Для начала нужно понять, что роботизированные устройства подходят далеко не для всех сфер. Это же правило касается сварочных цехов. Есть такие участки на производстве, где человек будет превосходить роботов по скорости и качеству работы. Кроме этого, его труд будет обходиться дешевле. Поэтому нужно заранее просчитать экономические показатели каждого процесса (операции) и только потом замещать часть персонала роботами.

Сегодня чаще распространены коллаборативные модели роботов, когда человек трудится в паре с роботом. Получается, нужно создать условия как для человека, так и для электромеханического устройства. А именно:

1. Обезопасить персонал от травм при работе рядом с роботизированным устройством (обустроить зоны безопасности, частично отгородить манипуляторы кожухами).
2. Создать правила и нормы по ТБ. Обучить персонал работе с автоматическими устройствами.
3. Провести качественную электросеть, рассчитанную на пиковую мощность всех устройств. Установить защитные блоки от непредвиденных сетевых скачков.
4. Сделать резервную линию питания, чтобы работа не встала при отключении электроэнергии (генераторная станция или батарейные блоки).
5. Иметь подменный фонд роботизированных устройств. Если один робот выйдет из строя, его всегда можно заменить другим. Актуально на крупных предприятиях с замкнутым циклом производства.
6. Обучить квалифицированные кадры для работы и обслуживания автоматической техники.

Эти правила справедливы для всех роботизированных устройств. Но есть и отдельные моменты, которые нужно учесть перед инсталляцией автоматических линий сварки.

Ограждения зоны сварки специальными клетями

Перспектива использования роботов-сварщиков

Максимально автоматизированный процесс сварки позволит получать заготовки идеального качества в короткие сроки. При этом исключаются риски травматизма и непосредственного участия человека в процессе.

Учёные и инженеры считают оптимальным вариантом внедрение в робота-сварщика нейроинтерфейса, задействуя который, можно управлять процессом при помощи силы мысли вдали от опасного производства. Нейроинтерфейс работает по принципу электроэнцефалограммы: к человеку присоединяются датчики ЭЭГ, и в тот момент, когда он просматривает изображения сварных соединений, ПО робота распознаёт и запоминает необходимый результат.

Важно! Использование нейроинтерфейса позволит совсем не программировать робота-сварщика. Достаточно будет только силой мысли передать ему изображение. Благодаря такой технологии экономятся время и средства, затрачиваемые на программирование и написание программы для конкретного вида сварки. Вследствие этого стоимость готовой детали значительно уменьшается.

В перспективе использование сварочных роботов будет широко распространено в отраслях, в которых требуется исключение участия человека из процесса производства. Роботизированные механизмы способны проводить сварку любой сложности, а также работать при неблагоприятных для человека условиях.

• 19 декабря 2020
• 2182

Сервисное обслуживание. Механика. Продвинутый уровень

Целевая Аудитория

Специалисты по техническому обслуживанию

Цели курса

После прохождения курса, ваши сотрудники будут:

• Самостоятельно осуществлять техническое обслуживание механических узлов робота

Содержание

• Краткий обзор базового курса по сервисному обслуживанию
• Замена элементов питания
• Замена смазки
• Восстановление работоспособности после сервисных работ
• Замена двигателей
• Замена энкодера
• Заключительные тесты и выдача сертификата

Информация

• Длительность: 2 дня
• Требования к обучаемым: Сервисное обслуживание. Базовый уровень

Сервисное обслуживание. Электрика. Продвинутый уровень

Целевая Аудитория

Специалисты по техническому обслуживанию

Цели курса

После прохождения курса, ваши сотрудники будут:

• Самостоятельно осуществлять техническое обслуживание электрических систем робота и ПО

Содержание

• Замена плат в контроллере
• Замена и инициализация Main CPU
• Обновление ПО
• Замена проводки
• Заключительные тесты и выдача сертификата

Информация

• Длительность: 2 дня
• Требования к обучаемым: Сервисное обслуживание. Базовый уровень

Универсальность и быстрая перестройка

Сварочный робот – это современный механизм, отличающийся универсальностью действий, а также высокой скоростью перехода на выполнение новых операций. В отличие от специализированного оборудования, способного выполнять лишь ту задачу, для которой оно было спроектировано, робот легко переключается с одной работы на другую и даже способен выполнять некоторые процессы одновременно.

Роботы могут использоваться для сварки как компактных деталей, так и тяжеловесных заготовок абсолютно любой конструкции. Например, в этом видео робот сваривает элементы осей прицепов:

Возможность быстрой перестройки с одного типа работ на другие – то, что существенно отличает робота для сварки не только от специализированного оборудования, но и от сварщика-человека.

Принципиальное различие между роботизированными технологиями и обычными, традиционными средствами – в том, что роботы всегда имеют многоцелевое назначение, легко перестраиваясь на выполнение разнообразных операций, в том числе и при возникновении нестандартных ситуаций.

Знаете ли вы? Каждый год доля сварочных работ, выполняемых роботами, неуклонно растёт. Скажем, в Европе число сварочных роботов на заводах и фабриках ежегодно увеличивается на 10%.

Сервисное обслуживание. Базовый уровень

Целевая Аудитория

Операторы, специалисты по техническому обслуживанию, наладчики

Цели курса

После прохождения курса, ваши сотрудники будут:

• Организовывать процесс правильной эксплуатации робота
• Правильно формировать запрос в службу поддержки Kawasaki Robotics

Содержание

• Регламент осмотров и обслуживания
• Сохранение резервной копии программ и лога ошибок
• Удаленный доступ к роботу
• Поиск и устранение неисправностей
• Формирование грамотного запроса в службу сервисного обслуживания
• Заключительные тесты и выдача сертификата

Информация

• Длительность: 1 день
• Требования к обучаемым: Основы безопасного управления роботом

Таблица описания обучающих курсов

Специализированные курсы

Помимо основных курсов мы можем предложить специализированные курсы, ориентированные на ваши индивидуальные потребности. Например, по таким дополнительным опциям, как:

• Система технического зрения K-Vision
• Система слежения за конвейером
• Система безопасности контроля движения робота Cubic-s
• Подключение дополнительных осей
• Специализированные опции для сварки, окраски и др.

Условия проведения специальных курсов вы можете узнать, обратившись в наш Учебный центр по телефону или на email

Программирование. Базовый уровень

Целевая Аудитория

Инженеры-проектировщики, наладчики, операторы, программисты робототехнических комплексов

Цели курса

После прохождения курса, ваши сотрудники будут:

• Обладать базовыми навыками блочного программирования
• Обладать базовыми навыками AS программирования

Содержание

• Сохранение резервной копии программ и лога ошибок
• Восстановление из резервной копии
• Блочное программирование
• AS программирование (основы)
• Заключительные тесты и выдача сертификата

Информация

• Длительность: 1 день
• Требования к обучаемым: Основы безопасного управления роботом

Вывод и рекомендации

Таким образом мы постарались указать все плюсы и минусы при роботизации производства или установке сварочных комплексов для автоматизации процессов на предприятии.

Как и было заявлено плюсов от такого решения намного больше, и они весомее чем минусы. Если кратко подводить итоги, то можно выделить преимущества и недостатки от роботизации производства:

Плюсы от роботизации производства:

+ Повышение безопасности на предприятии

+ Увеличение скорости работы

+ Повышение качества продукции

+ Улучшение условий труда

+ Уменьшение затрат на заработные платы

+ Снижение занимаемой площади

Минусы от роботизации производства:

— Потребность в обучении персонала

— Возможна необходимость в реконструкции помещения

— Затраты при установке и настройке оборудования

В целом для решения серьёзных задач мы рекомендуем обратить внимание на проверенную и качественную технику от компании YASKAWA. Мы работаем с ней уже давно и качество их продукции постоянно растет. Вы можете оценить и подобрать нужные модели роботов и сварочных комплексов в нашем каталоге.

Решение принимать только Вам, но стоит заметить, что конкуренция в области выпуска типовой продукции растет и нужно следовать трендам. Многие компании уже занимаются автоматизацией своих производственных процессов.

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ