Видове роботизирани системи за заваряване

Роботизирано електродъгово заваряване

Като цяло оборудването за автоматичното електродъгово заваряване е проектирано различно от това, използвано за  ръчното електродъгово заваряване . Автоматичното електродъгово заваряване обикновено включва натоварени работни цикли и заваръчното оборудване трябва да може да работи при тези условия. В допълнение, компонентите на оборудването трябва да имат необходимите функции и контроли за взаимодействие с основната система за управление.

За извършване на електродъгово заваряване е необходим специален вид електричество. Специалната мощност се осигурява от заваръчна машина, известна още като токоизточник. Всички процеси на електродъговото заваряване използват пистолет или горелка за електродъгово заваряване, за предаване на заваръчния ток по заваръчния кабел към електрода. Те също така осигуряват защита на заваръчната зона от атмосферните влияния.

Дюзата на горелката е близо до дъгата и постепенно се натрупват пръски. Често използвано в системите за електродъгово заваряване е устройство за почистване на горелката  за премахване на пръски (обикновено автоматично). Всички процеси на електродъговото заваряване с непрекъснато подаване на електродна тел изискват ролково устройство, което да подава електродната тел към заваръчната дъга.

Приспособленията за заваряване и манипулаторите държат и позиционират детайлите, за да осигурят прецизно заваряване от робота. Производителността на роботизираната заваръчна система се ускорява, чрез интегриране на автоматично въртящо се или превключващо приспособление, така че операторът да може да фиксира един комплект детайли, докато роботът заварява друг.

За да може да се гарантира, че върхът на електрода и рамката на инструмента са точно настроени един спрямо друг, се прилага процес на калибриране наречен TCP (Tool Center Point). Устройства за автоматично TCP калибриране улесняват значително тази отнемаща време задача.

Избор на защитен газ

Има няколко фактора, които влияят при избора на най-добрия защитен газ, който да се използва за роботизирани системи за заваряване, включително:

• състав на заваряваните метали
• позиция на заваряване
• дебелина на основния метал
• чистота на основния метал
• типа метален трансфер
• точност при напасване на детайлите

Най-често използваните газови смеси са:

Аргон/CO2 (>82% аргон) – газова смес от аргон и въглероден диоксид

Аргон/CO2/02 (>90% аргон) – газова смес от аргон въглероден диоксид и кислород, която се препоръчва за увеличаване на провара и повишаване скоростта на заваряване, поради подобрената течливост на ваната

Аргон/Хелий/CO2 (>70% аргон, >25% хелий/останалото CO2) – газова смес от аргон, хелий и въглероден диоксид, предпочитана за никелови сплави и работа с неръждаема стомана

Роботизирано точково заваряване

Автоматичното заваряване налага специфични изисквания към оборудването за съпротивително заваряване. Често оборудването трябва да бъде специално проектирано и процедурите за заваряване да бъдат разработени, така че да отговарят на изискванията за роботизирано заваряване.

Заваръчната топлина се генерира от електрическо съпротивление без добавъчни консумативи, защитни газове или флюс.

Роботът за точково заваряване е най-важният компонент на роботизираната инсталация. Заваръчните роботи се предлагат в различни размери, оценени според товароносимостта и обхвата. Роботите също се класифицират по броя на осите. Пистолетът за точково заваряване прилага подходящото налягане и ток към листовете, които ще се заваряват. Има различни видове заваръчни пистолети, използвани за различни приложения. Автоматичен таймер за заваряване определя и измерва продължителността на тока.

По време на процеса на съпротивително заваряване, заваръчните електроди са изложени на силна топлина и налягане. С течение на времето тези фактори започват да деформират електродите. За възстановяване на формата им се използва автоматичен наконечник.

Основи:

• Най-често срещаното приложение за роботизирано заваряване
• Роботите са програмирани да следват определен път
• Извършват се 30 заварки в минута или повече

Роботизираните системи за точково заваряване се състоят от:

• пакет за точково заваряване с робот и контролер
• обменни единици
• устройства за защита на оператора
• носеща рамка

Компоненти

Основните компоненти на заваръчните роботи са манипулаторът или механичната единица и контролерът, който действа като „мозък“ на робота.

Манипулаторът е това, което кара робота да се движи и дизайнът на тези системи може да бъде категоризиран в няколко общи типа, като робот тип SCARA и декартов робот, които използват различни координатни системи за насочване на ръката на машината.

Приложения

Кога трябва да се използват роботи за заваряване?

Процес на заваряване, който включва повтарящи се задачи върху подобни части, може да е подходящ за автоматизация. Броят на артикулите от всеки тип, които трябва да бъдат заварени, определя дали да се автоматизира процеса или не.

Ако детайлите обикновено се нуждаят от регулиране, за да паснат правилно един към друг, или ако фугите, които ще се заваряват, са твърде широки или с променящо се разположение от детайл на детайл, автоматизирането на процедурата ще бъде трудно или невъзможно. Роботите работят добре за повтарящи се задачи или подобни детайли, които включват заваръчни шевове в повече от една ос или където достъпът до детайлите е труден.

Повечето заваръчни процеси могат да се използват и в автоматизирани приложения. Най-популярният, използван в може би 80 процента от приложенията, е GMAW-процесът с плътна тел. Този процес е най-добър за повечето ситуации със серийно производство, тъй като не се изисква почистване след заваряване.

Роботизираното заваряване е с най-голямо приложение в автомобилостроенето.

Предимства

• работи 24 часа в денонощието
• 75% до 100% намалява човекочасовете
• подобрява контрола и планираните резултати
• подобрено качество
• намалява разходите при заваряване
• по-малко почистване след заваряване
• повишава производителността на операторите
• по-високи скорости на заваряване и подобрена ефективност при влагане на добавъчна тел
• по-бърза скорост на придвижване на горелката
• подобрен външен вид на заваръчните шевове
• не се изискват специфични умения от операторите
• съкращава се времето за заваряване – по-бързо от ръчното заваряване
• по-ниски общи разходи за заваряване
• постоянно качество на заваръчния шев
• подобрена гъвкавост с препрограмиране
• разходите за амортизация на оборудването са след много работни смени
• намаляване на злополуките
• може да се използва в среди, които са опасни за хората
• по-малко прекъсвания на работа

Защо роботизирано заваряване?

Най-изявените предимства на автоматизираното заваряване са прецизността и производителността. Роботизираното заваряване подобрява повторяемостта на заваръчните шевове. Веднъж програмирани правилно, роботите ще дават точно едни и същи резултати всеки път, върху детайли с едни и същи размери и спецификации.

Автоматизирането на движенията на горелката намалява потенциала за грешка, което означава намален брак и преработка. С роботизираното заваряване можете също да получите увеличена производителност. Не само, че роботът работи по-бързо, фактът че една напълно оборудвана и оптимизирана роботизирана система може да работи 24 часа на ден, 365 дни в годината без прекъсвания, я прави в пъти по-ефективна от ръчното заваряване.

Друго предимство на автоматизираното заваряване са намалените разходи за труд. Роботизираното заваряване също така намалява риска, като отдалечава човека-заварчик/оператор от опасни изпарения и разтопен метал близо до заваръчната дъга.

Ограничения

Един от проблемите при заваряване с роботи е, че кабелите и маркучите, използвани за ток, въздух и др., са склонни да ограничават капацитета на движение на китката на робота.

Решение на този проблем е шарнирна връзка, която позволява преминаването на сгъстен въздух, охлаждаща течност, електрически ток и сигнали в рамките на един въртящ се модул.

Въртящият се модул също позволява офлайн програмиране, тъй като всички кабели и маркучи могат да бъдат насочени по определените пътища на ръката на робота.

Други ограничения на роботизираното заваряване:

• Програмирането за крайния потребител е сложно и неудобно, подходящо е само за специалисти
• Ограничени API, което прави простата промяна сложна
• Интерфейсът човек-машина (HMI) липсва. Системите изискват персонално обучение. Трудни са за използване
• Липса на стандарти за взаимно свързване
• Заменя човешкия труд
• Технологията остарява

Обосновка на разходите за роботизирана система за заваряване

Има много причини, поради които роботизираната система за заваряване може да има смисъл за вашата организация. Те включват:

• недостиг на обучени заварчици
• технологичният напредък позволява бърза смяна на части и взаимнозаменяеми инструментални гнезда или приспособления, позволяващи заваряване на по-малки партиди
• намалени производствени разходи
• подобряване на качеството
• благоприятни разходи в сравнение с напълно натоварените разходи за труд
• повишена производителност
• надеждност
• увеличаване на произведения обем
• минимизиране на дефектите при заваряване
• спестяване на добавъчен метал
• по-ниски разходи за обучение
• повече отчетност благодарение на софтуера за мониторинг

Съвети за успех

Следвайте тези съвети, за да подобрите шансовете си за успех и печалба от инвестицията в роботизирана система за заваряване:

• Оптимизирайте системата, като включите поддръжка за: програмиране и избор на добавъчен материал, и защитен газ.
• Обърнете внимание на дизайна на инструментите и бъдете готови да инвестирате поне толкова, колкото сте инвестирали за робота.
• Заварявайте в плоска или хоризонтална позиция, когато е възможно.
• Помислете за непрекъснато подаване на добавъчен материал и газ, за да увеличите максимално времето за работа на системата.
• Обмислете внимателно кой ще управлява системата, тъй като инвестицията може да бъде увеличена максимално с напълно обучен оператор с умения за заваряване.
• Работете по контрола на размерите на детайлите преди заваряване. Детайли изрязани с лазер или с прецизна плазма могат да бъдат заварени по-икономично, тъй като повторяемостта е с много високо качество.

Бъдещето на роботизираните системи за заваряване

Бъдещите подобрения в роботизираните системи за заваряване се свеждат до капацитет (производителност, по-ниски проценти на грешки), подобрена използваемост (по-лесно използване и програмиране) и свързаност (повече начини за свързване на роботите). Други фактори, които са в прогрес:

• По-ниски цени
• По-висока производителност
• По-интелигентни сензорни контроли
• По-добър онлайн контрол от системите за контрол на производството
• По-добри инструменти за симулация и офлайн програмиране
• По-добри дистанционни услуги
• Подобрено качество
• Подобрения в диагностиката
• Намаляване на консумацията на енергия
• Поддръжка за по-широка гама от производствени процеси
• Принудителен контрол като редовна функция
• Еволюция към по-леки структури
• По-адаптивен софтуер
• Повече унифициране в езиците за програмиране
• По-добър контрол на движението и силата
• По-ниски нива на шум
• По-ниски разходи за поддръжка
• Възможност за замяна на големи роботи с по-малки единици