Какие преимущества позволяет получить использование сварочных роботов
Роботизированная сварочная система использует в методе производства использование роботов-манипуляторов, рабочий цикл которых программируется и задается отдельно.
Как правило, среди первых преимущество таких систем выделяют большое качество шва и большую выработку.
Техническая характеристика дуги сварочного робота позволяет производить сварочные работы дугой до нескольких миллиметров, что в сущности дает возможность прокладывать шов толщиной не более 3-4 миллиметров.
Кроме того возможна ручная корректировка изделия, которое подается к роботу. Это в конечном итоге существенно повышает качество габаритных заготовок, которые не попадают в зажим, но это до 30% может снизить производительность.
Основная дополнительная оснастка робота должна обеспечивать прочное крепление заготовки к подающему суппорту.
Следует избегать использования оснастки, как инструмента правки геометрии заготовки и решать данные проблемы до попадания заготовки на операцию автоматизированной сварки.
Только зажимные приспособления гидравлического устройства с возможностью регулировки силы нажатия можно использовать как дополнительные манипуляторы для регулировки пространственного положения заготовки и робота сварщика.
Сварка автоматизированная с применением роботов дает потрясающие результаты качества, но и к заготовке есть ряд требований – заготовка должна быть исполнена с перечнем особых требований, например для листового металла исключаются все виды предварительной резки, кроме лазерной.
– электрическая дуговая сварка в защитной газовой среде плавким и неплавящимся электродом;
– сварка электрической дугой под слоем флюса или шлака;
– сварка пламенем плазменной фактуры;
– сварка лазером;
– комбинированный гибридный вид сварки с применением деформирующих вальцов;
– промышленные роботы для сварки точечно.
Все эти методы характерны для собственных видов производства и оставляют различное исполнение и качество сварочного шва. Все методы подразумевают использование оборудования и расход материалов, поэтому есть целесообразность проведения регулярных технических осмотров и обследований оборудования.
– сварочная проволока и ее состав;
– вид используемого газа-протектора;
– равномерность подачи присадочной или сварочной проволоки;
– подвод нулевого провода от источника тока к заготовке;
– перепад температуры в рабочем цеху;
Обычно для калибровки выделяют три последовательны этапа:
- калибровка внешних осей движения робота-манипулятора;
- координация движений инструмента;
- координация окружения.
Первые два пункта калибровки являются строго обязательными, их исполнение обязательно, как правило, производится сразу же после монтажа и включения.
Предварительная калибровка по параметрам умолчания производится на заводе-изготовителе.
Калибровка инструмента позволяет наладить взаимодействие сварочных портов и заготовки в плоть до расстояния в доли миллиметра, это очень важно для промышленности ракетостроения и военной промышленности.
Чаще всего подобные комплексы монтируются в цехах автоматической сборки с соблюдением конструктивных нюансов и возможных технологических требований:
- вокруг робота должна быть охранная зона не менее полутора метров;
- должен быть слот для установки дополнительного оборудования, например сушилки для воздуха, когда не обходимо подача сухого воздуха (сварка микросхем или сплавов);
- подвижные фрагменты конструкции робота должны быть закрыты кожухами.
Труд человеческих рук останется востребованным всегда, но в наш век работа человека может быть существенно облегчена применением роботизированной техники. Роботизация сварки ярчайший тому пример.
Это процесс получения неразъемного соединения между металлическими деталями, выполняемый с применением машин, которые не только полностью автоматизируют сваривание, но и самостоятельно перемещают и обрабатывают заготовки. Однако, участие человека в функционировании таких устройств все-таки необходимо, так как оператор должен подготовить сами материалы, а также запрограммировать устройство.
На современном производстве сварочных роботов чаще всего применяют для работ с электрической дугой в среде защитных газов (прочитать об особенностях их выбора вы можете тут). Кроме того, устройства такого типа подходят для лазерного, плазменного, контактного или же гибридного метода.
Впервые рассматриваемая нами технология появилась еще в 80-х годах прошлого века, хотя и применялась лишь выборочно, уступая в своей масштабности ручному человеческому труду. При этом за прошедшие десятилетия ситуация существенно изменилась, так как это решение обрело невиданный масштаб — только в 2005 году в Северной Америке работало около 60-ти тысяч устройств. В наши дни их стало еще больше, причем аналогичная ситуация наблюдается в Европе и Азии.
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.
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.
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.
Настройка роботизированного сварочного комплекса
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.
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.
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.