Роботизированная лазерная сварка – достоинства и разновидности

Роботизированная лазерная сварка - достоинства и разновидности Машинки

Введение в производство

Примером интеграции роботизированного комплекса может служить проект, выполненный для французской компании Schneider Electric. Для них был спроектирован и изготовлен роботизированный сварочный комплекс для сварки баков RM-6 (выключатель среднего напряжения).

Детали изготовлены из нержавейки толщиной 2 мм. Масса изделий варьируется от 175 до 450 кг. В бак закачивается инертный газ для гашения электрической дуги, возникающей при срабатывании устройства. К данному типу продукции предъявляются жесткие требования по качеству, сварные швы проходят радио-дефектоскопию. Длина швов достигает 6 метров.

В состав роботизированного комплекса входят два сварочных робота компании Fanuc Arc Mate 100iC/6L. Уникальный привод запястья данного робота позволил построить самый тонкий манипулятор в мире. При грузоподъемности в 6 кг зона работы робота составляет 1632 мм.

Шкаф управления R-30IA имеет эргономичный внешний вид и несет в себе передовые технологии, способные выполнять сложные задачи. Контроллер может управлять 40 осями одновременно при использовании двигателей Fanuc. Двухпроцессор-ная система гарантирует безопасность и своевременное отключение сервоприводов робота. R-30IA имеет встроенный Ethernet (100 BaseTX). Все компоненты шкафа управления имеют класс IP 54.

Для данного проекта использовались сварочные источники компании Lincoln Electric. Сварочный аппарат Power Wave I400 (5 – 420А) подключается через Ethernet к шкафу управления R-30IA и не требует дорогих интерфейсных модулей. Данный аппарат имеет более 100 встроенных программ для Mig/Mag сварки.

Кроме сварочных источников, в состав оборудования входят: устройство подачи проволоки AutoDrive 4R90 и устройство для охлаждения сварочной горелки Cool Arc 40. Совместно с этими устройствами применяются: датчик протока воды для защиты сварочной горелки и датчик окончания проволоки. Сварочные горелки с водяным охлаждением рассчитаны на 500 ампер.

На стадии проектирования были произведены комплексные испытания по сварке моделей реальных изделий. Суть исследований заключалась в том, чтобы проверить, возможно ли при сварке в импульсном режиме достичь требуемой производительности и качества сварного шва путем отслеживания траектории без применения дорогостоящих лазерных сканеров.

Сложность проекта заключалась в том, что сварка происходла в импульсном режиме (более холодный процесс), и отслеживать траекторию шва по току оказалось непростой задачей.

Благодаря совместной работе программного обеспечения сварочного робота и источника тока данная задача имела решение. Используя технологию отслеживания шва через дугу и импульсный сварочный процесс, удалось добиться стабильности процесса и получить качественный регулятор для отслеживания шва через дугу.

Производительность сварочного комплекса составляет 7 баков в час. Срок службы установки 10лет в режиме работы 70 часов в неделю. Для обеспечения непрерывности работы роботов в состав сварочного комплекса входит поворотный стол, на котором расположены два кондуктора для крепления бака.

В нижней части кондуктора располагается роликовый транспортер для загрузки и выгрузки изделия. Данная технология позволяет избавиться от использования грузоподъемной техники (тельфер, кран). Таким образом, сварочный комплекс является продолжением линии сборки изделия.

При проектировании роботизированных комплексов нельзя забывать о системе безопасности, так как робот представляет угрозу для здоровья и жизни человека. Роботизированные комплексы должны соответствовать требованиям эргономики и техники безопасности (4 группа безопасности).

Основные технические средства безопасности – это фотоэлектрические переключатели, световые барьеры безопасности, световые завесы безопасности, лазерные сканеры, устройства защиты доступа и концевые выключатели – гарантируют эффективную защиту обслуживающего персонала.

Таким образом, для создания роботизированного комплекса требуется синтез квалифицированных специалистов в области технологии сварки, программного обеспечения, вентиляции, систем безопасности, создания и применения различных стапелей, кантователей.

Смотрите про коптеры:  История советской робототехники

Hyundai использует сварочных роботов в производстве кораблей

Hyundai Heavy Industries (HHI), одна из крупнейших судостроительных компании в мире, разработала миниатюрный сварочный робот для своих сотрудников. Устройство можно возить с собой, а потом прикрепить его к кораблю с помощью магнитов. Маленький робот увеличивает производительность труда в два-три раза.

Устройство весит всего 15 кг, высота — 15 см, длина — 50 см. Рабочая “рука” состоит из шести суставов, делающих её такой же подвижной, как и у человека. Устройство способно функционировать непрерывно, тем самым его производительность намного больше, чем у человека.

Небольшие размеры дают преимущество не только в транспортировке. Робот способен добраться до труднодоступных мест, где человек работать неспособен. HHI применяется не только в судостроении, но и в обслуживании морских нефтяных вышек. Поэтому робот получил несколько видов ПО, позволяющих ему выполнять различные действия на морских строительных площадках: резку стали, взрывные и покрасочные работы.

К тому же производительность увеличивается как минимум вдвое, так как один работник может одновременно контролировать двух-трех роботов.

Виды сварочных роботов

Сварка лазером может выполняться роботами разных видов. Они классифицируются по следующим категориям:

  1. По способу установки. Выделяют модели напольного, подвесного настенного и подвесного потолочного исполнения. Подвесные занимают меньше свободного пространства, отличаются более компактными размерами. Напольные сварочные роботы массивнее, но их производительность выше. 
  2. По сферам применения. Существует оборудование, предназначенное для выполнения сварки в автомобильной промышленности, литейном производстве, металлообработке, машиностроении и пр. Оно уже учитывает специфику предстоящих работ. Также есть универсальные модели. 
  3. По месту установки источника тока. Он может быть встроен в исполнительное устройство или в рабочий орган оборудования. Также может применяться отдельный блок, работающий совместно с отдельным исполнительным органом. 
  4. По размерам. Выделяют крупные, средние, микро- роботы. Их размеры, грузоподъемность, площадь действия разные. 
  5. По технологии сварки. Роботы, выполняющие сварочные работы при помощи лазера могут работать по классической, гибридной, клещевой, удаленной, роллерной технологии, использоваться для микросварки и пайки. 

Подобрать вид сварочного робота можно только после тщательной проработки предстоящих задач. Надо знать с какими работами будет сталкиваться оборудование, в каком режиме работать, где размещаться. Наибольшую распространенность получили сварочные роботы брендов Fanuc, Kuka, uFactory, Universal Robots, Hanwha.

роботы фанук

Газовые

Преимуществом такого вида сварки является быстрое схватывание материала. Во время работы устройства газ непрерывно подаётся к сварочному наконечнику. Получается пламя, которое и служит источником нагрева. Металл раскаляется до температуры 2500-3000 градусов.

Газовая сварка — один из самых популярных видов соединения металлов в промышленности. Она легко интегрируется в роботизированные системы, поэтому автоматические устройства уже давно вошли в массовое производство. Благодаря роботам этот тип сварки — самый быстрый из существующих.

Где не обойтись без сварочного аппарата?


Сегодня сварка лазерным аппаратом внедряется в различные сферы, среди них:

  • атомная промышленность, например, для сваривания прецизионных элементов;
  • машиностроительное производство. Осуществление сварки листовой стали для разработки конструкций из нержавейки, процесс наплавки при производстве чугунных форм;
  • радиоэлектроника, где лазерная сварка используется как для однородной стали, так и для стали разных вариантов;
  • при сваривании деталей из пластика, стекла и керамики, а также других поверхностей.

Дуговые

Дуговой сварочный робот. Фото fanuc.eu.

Дуговая сварка — это обобщённый термин, включающий в себя такие методы, как MIG, TIG, MMA и другие. Во время работы устройства между электродом и металлом образуется электрическая дуга, которая расплавляет материал заготовки на свариваемых краях.

Наиболее популярным методом дуговой нерасходуемой сварки является TIG с вольфрамовым электродом. Поскольку элемент не расплавляется, для защиты металла от окисления используют инертный газ, обычно аргон.

Смотрите про коптеры:  Коллекторы для водоснабжения: какие лучше выбрать. Обзор проверенных моделей

Главная проблема таких роботов — ПО, способное заставить машину правильно выполнить соединение деталей. Лучшие дуговые машины выпускают Kuka, Fanuc, Hanwha.

Как работает сварочный робот

Принцип работы устройств зависит от их типа, но всех роботов объединяет похожее строение.

Основу механизма составляет “рука” — нескольких металлических балок, соединённых с помощью подвижных элементов. На конце манипулятора находится рабочая головка, которая и осуществляет сварку.

Мини-робот от kuka — один из самых маленьких и производительных аппаратов для автоматической сварки

Компактный размер этой модели позволит сэкономить рабочую площадь. Фото maschinenmarkt.vogel.de

Компания Kuka выпустила один из самых небольших стационарных сварочных роботов — WTG 1200. Размеры его рабочей ячейки всего 1200×800 мм — это самый маленький автоматический сварочный аппарат с технологией дуговой сварки.

Грузоподъёмность устройства — 6 кг, при этом оно оптимизировано для работы на особо высоких скоростях. Управление осуществляется с помощью пульта, можно включить автоматический или ручной режим.

Разработчики реализовали защиту для работников. Пока двери в камеру хранения материалов открыты, машина не запустится.

Устройство уже внедрено на различные производства. Как показала практика, с помощью этого робота производительность увеличилась до 50% благодаря высокой скорости работы системы.

Отрасли применения

Роботизированная лазерная сварка благодаря своим достоинствам, получила широкое применение на практике. Она используется в автомобильной промышленности, авиастроении, микроэлектронике, приборостроении, медицине и многих других отраслях. Она существенно снижает трудоемкость предстоящих задач, подходит для случаев, когда традиционные способы не дали бы хорошего результата. Она оптимальная для:

  • получения конструкций высокой точности с сохранением изначальных форм, размеров заготовок; 
  • решения задач, требующих минимальной финишной механической обработки, правки; 
  • соединения трудносвариваемых, габаритных элементов и пр. 

Компания АО «ЛЛС» предлагает лазерные сварочные роботы с доставкой по Санкт-Петербургу и в другие регионы России, страны Таможенного Союза. На всю продукцию действуют гарантии, есть сертификаты соответствия. Дополнительные консультации можно получить у менеджеров компании по телефону, через электронную почту, онлайн-сервисы связи.

Перспектива

Специалисты обещают, что сварочные роботы будут управляться с помощью мысли.

Польза роботизированной сварки и как окупить вложения?

Внедрение роботизированной лазерной сварки на производство – это прекрасная возможность значительным образом ускорить рабочий процесс и эффективность производства.

Роботизированная лазерная сварка - достоинства и разновидности


Имея под рукой роботизированную сварку, вы можете добиться серьезной экономии материалов и электроэнергии.

Еще один огромный плюс состоит в том, что для размещения установки не понадобится большая площадь, а это также экономия финансов. Стоимость роботов для сварки металлических изделий, безусловно, довольно высокая, но вложения окупаются в короткие сроки.

Как правильно организовать рабочее пространство для установки сварочного робота

Размещение и планировка территории для сварочного оборудования требует грамотного подхода и внимательности. Важный этап – планирование буферного отсека, где будут размещаться элементы после сварочных работ.

Следующий момент, на который следует обратить внимание – это локация сварочного аппарата. Для правильного размещения такого оборудования существует ряд правил, соблюдая которые можно успешно организовать рабочий процесс. В противном случае о том, что финансовые вложения окупятся, можно и не надеяться. Соблюдайте следующие важные требования к размещению роботизированного сварочного оборудования:

  • выберите помещение с качественным бетонным полом, толщина которого не менее 300мм;
  • если пол с перепадами, то они не должны превышать 5 мм на 1000 мм;
  • потребуется подводка осушенного воздуха;
  • во время разработки электропитания нужно запланировать применение стабилизаторов.

Принцип действия робота лазерной сварки

Среди достоинств, выгодно выделяющих лазерную сварку роботом перед традиционными методиками, стоит выделить:

  1. Полную автоматизацию процесса. Робототехника функционирует по заранее загруженной программе, не требует вмешательства оператора. Исключается человеческий фактор, повышается качество готовых изделий, исключается брак. 
  2. Высокую скорость выполнения действий, производительность. Здесь она примерно в 10 раз выше, чем в случае с классической дуговой сваркой. Не требуют переноса заготовок через вакуумную камеру. 
  3. Точность. Никаких отклонений: программа концентрирует луч лазера на поверхности с точностью до сотых миллиметра. 
  4. Бесконтактный способ обработки. Нет тепловой деформации поверхности за счет малого масштаба воздействия, невысокой тепловой отдачи волоконных лазеров. 
  5. Снижение производственных затрат. Обеспечивается высокой скоростью работ, отсутствием требований к использованию присадочных электродов, флюсов. 
  6. Подходит для разных материалов любой толщины. Роботизированная лазерная сварка может использоваться для быстрого соединения заготовок из нержавеющей, низкоуглеродистой стали, алюминиевых, титановых сплавов, цветных металлов (меди, латуни, бронзы), неметаллических элементов. 
  7. Минимальные требования к подготовке кромок. Перед началом обработки их не надо зачищать, выравнивать, подгонять. 
  8. Нет обязательных требований по закреплению заготовок на рабочей поверхности. Подходит для обработки крупных деталей, в том числе по месту их установки. 
  9. Роботизированной лазерной сваркой можно соединять разнородные материалы. Основное условие для их применения – пластичность заготовок. 
  10. Возможность использования в труднодоступных местах. Лазерное излучение легко проникает к месту соединения благодаря минимальному диаметру луча. 
Смотрите про коптеры:  Как научиться управлять радиоуправляемым вертолетом

Оборудование обеспечивает высокоскоростные, бесконтактные решения для соединения разных заготовок. Это один из наиболее передовых, надежных, автоматизированных процессов, обеспечивающих высокое качество работ при невысоких затратах на обработку, без строгих требований к техническому обслуживанию.

Разновидности лазерной сварки

Сегодня для сваривания металлических изделий широко применяются лазерные установки разных видов, а именно:

  • газовые;
  • твердотельные;
  • импульсного воздействия;
  • непрерывного воздействия.


Нужно сказать, что область использования этого вида сварки зависит от мощности оборудования. Если мощность установки средняя, то можно работать с небольшими элементами, они часто применяются для сбора электронных аппаратов и техники, применяемой в сфере медицины. Установки с высокими показателями мощности широко задействуются в автомобильной сфере и разных сферах промышленного производства. 

Рекомендуемое оборудование

Производством автоматического оборудования занимаются следующие компании:

Они выпускают роботов всех видов: от промышленных (Kuka, Fanuc и Hanwha) до коллаборативных (все упомянутые) и образовательных (uFactory). Это и портативные устройства для ускоренной работы, и крупные аппараты, позволяющие обрабатывать огромные пласты материалов.

Роботизированные сварочные комплексы arcworld для дуговой сварки

Сварматик — роботизация сварочных процессов для серийного производства

Youtube

Системы адаптации

Современные сварочные роботы снабжены программным обеспечением, в состав которого входят опции для компенсации смещения деталей и геометрии шва.

Технология отслеживания шва через дугу позволяет роботу автоматически наблюдать сварной шов в момент выполнения процесса сварки. Отслеживание шва происходит как в вертикальном направлении (вертикальное отслеживание), так и в обе стороны относительно направления движения (горизонтальное отслеживание). Кроме того, этот метод может использоваться как на линейных швах, так и на круговых.

Часто совместно с отслеживанием шва через дугу используют технологии поиска начала сварного шва и колебания сварочной горелки.

В роботизированных системах с несколькими роботами, управляю-щимися от одного контроллера, для отслеживания шва через дугу используется технология, поддерживающая независимое управление колебаниями во время сварки, запоминание траектории корневого шва, многопроходную сварку и синхронное движение робота с дополнительными устройствами, такими как сварочные позиционеры, поворотные столы, манипуляторы, системы линейных перемещений и т.д.

Существует несколько методик, существенно расширяющих возможности отслеживания шва через дугу. К таким технологиям, в первую очередь, стоит отнести динамическую корректировку сварочных параметров. Она имеет возможность динамически изменять основные сварочные параметры, такие как амплитуда и частота колебания сварочной горелки, скорость сварки, напряжение, скорость подачи проволоки, и т.д.

Использование данной технологии позволяет получить адаптивный сварочный процесс, при котором сварочный робот динамически подстраивается под изменения геометрии свариваемой детали, тем самым увеличивая надежность и производительность процесса сварки.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector