Сварочные роботы и роботизированные комплексы

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.

Лазерная сварка и раскрой.

В результате исследований об объемах использования промышленных роботов в производстве, было выявлено, что почти 20% всех промышленных роботов применяются в сварочных процессах, и почти половина роботов от этого количества работает в США. Применение робота для автоматизации процесса сварки неизбежно, если стоит задача производить сварное соединение быстро, эффективно и с высоким уровнем качества.

В сравнении с ручной или полуавтоматической сваркой, более высокое качество достигается у тех изделий, где применялась аргонно- дуговая (TIG, MIG, MAG) или точечная сварка (RWS) с использованием промышленного робота-сварщика.

Сегодня, все большую актуальность приобретает роботизация технологии лазерной сварки (LBW). Она дает возможность сфокусироваться лазеру на точке с варьированием от 0,2 мм, при этом, осуществляется минимальное воздействие на изделие, достигаются высокая точность и отличное качество сварки. Длина фокусировки достигает до 2 метров, что обеспечивает дистанционность сварки и увеличение диапазонов использования сварочного процесса, а значит, и повышение продуктивности изготовления изделия.

Широко используют лазерную сварку в авиастроении, автомобилестроении, приборостроении, медицине и т.д.

Используя промышленных роботов-сварщиков, то есть, осуществляя переход на автоматическую сварку, происходит экономия времени в несколько раз. Это достигается за счет модернизации сварочной оснастки, что обеспечивает быстрый цикл сборки конструкции.При помощи роботизированных систем можно совмещать обрабатывающие действия, так, например, можно сделать сварку с помощью смены горелки или режимов сварки без переустановки детали.

Перспективы применения промышленных роботов.

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.

Реализованные проекты в области роботизации производства

Организация гибкого производственного процесса – это выгодный путь для улучшения экономических, экологических и общих показателей, повышения качества продукции и обеспечения безопасности труда, а компания «ДельтаСвар» – это Ваш надежный партнер в создании эффективного современного производства!

Роботизированная сварка с помощью промышленных роботов обладает множеством преимуществ перед ручной сваркой. Обращаем ваше внимание, что затраты на приобретение роботизированного комплекса могут начинаться всего лишь от 50 000 евро, именно поэтому роботизация производства становится все более интересной и привлекательной для малых предприятий.

Сварочные роботы обеспечивают более высокое качество сварных швов и высокую производительность за счет оптимизации сварочных параметров. Простая оценка качества обеспечивает возможность записи и мониторинга параметров процесса. Из-за уменьшенного количества разбрызгивания металла, а также благодаря равномерности швов дополнительные работы после сварки (механическая зачистка) зачастую не требуются, что позволяет предприятиям дополнительно экономить порядка 30% всех производственных затрат.

Использование дополнительных осей, управляемых роботом, обеспечивает очень быстрое позиционирование в идеальное положение для сварки, и, следовательно, затраты могут быть сведены к минимуму. С одной стороны, вдыхаемое количество токсичного пара металла и вредного сварочного дыма сведено к минимуму, с другой стороны, может быть уменьшена физическая нагрузка на обработку тяжелых компонентов, а также время выполнения однообразных сварочных задач.

В Европе уже давно повышают производительность за счет безостановочной круглосуточной работы, применяя роботизацию большинства технологических производственных процессов.

Использование автоматизации в литейных и кузнечнопрессовых цехах обусловлено тем, что такие сложные операции как: выгрузка тяжелых поковок, литейных заготовок, последующее охлаждение, загрузка в штампы для пресса и т.д. сложны для человека в физическом плане, а для робота не являются таковыми.

Металлообрабатывающие процессы с использованием роботов.

Кроме сварочных и второстепенных действий, роботов можно использовать непосредственно в самих процессах обработки, то есть они могут служить альтернативой самому обрабатывающему оборудованию.

Промышленные роботы-сварщики применяют и для таких видов работ, как раскрой металла с помощью плазменной, лазерной или гидроабразивной резки. Роботы позволяют выполнять трехмерную резку с помощью плазменной горелки, что актуально для заготовительных операций при выпуске металлоконструкций.

С использованием промышленных роботов можно сделать различный раскрой при помощи лазерной резки в трехмерном пространстве, что является заменой трехмерного лазерного комплекса.

Эта методика хорошо применяется в автомобилестроении и вполне является подходящей для обрезки краев изделий, после того как их отштамповали или отформовали.

При помощи гидроабразивной резки можно обработать почти любые материалы, так как этот вид резки материалов не имеет теплового воздействия. Поэтому гидроабразивная резка роботом широко применяется для вырезания разных отверстий.

В вышеуказанных технологиях управляющая программа для промышленного робота генерируется в специальной программной среде, позволяющей автоматизировать процесс начиная от конструирования детали, отладки технологических режимов производства детали и получения управляющей программы для промышленного робота с последующей трансляцией программы непосредственно на технологическое оборудование..

Гибка труб.

Промышленные роботы применяются для гибки труб.

Высокая скорость – это одно из достоинств применения робота в данном процессе. Вдобавок ко всему можно обработать изделие с уже имеющимися присоединенными к нему деталями, совмещая процесс гибки с загрузкой­ или выгрузкой изделия этим же роботом. Данное преимущество активно используется в автомобилестроении и производстве металлической мебели и других производствах, в которых используется бездорновая гибка.

Достоинство робототехники – гибкость применения и возможность использования в практически неограниченном количестве процессов. Так, например, в авиастроительной отрасли в целях повышения качества при снижении ручного труда роботы начинают применяться в процессах клепки, обшивки фюзеляжа, выкладки композитных материалов, при различных работах в условиях ограниченного пространства.

В России применение роботов сварщиков пока ограничено. Так, в докризисный 2007 год было внедрено до 200 роботизированных систем с общей численностью около 8000 промышленных роботов по стране. Для примера, за тот же год в США было внедрено около 34 тыс., Европе – 43 тыс., Японии – 59 тыс. роботизированных систем.

Вместе с тем, в отличие от стационарного ЧПУ оборудования, робот ­ более широкофункциональная система, ориентированная на повышение качества и производительности производства и минимизацию ручного труда, приводящих в конечном итоге к положительному экономическому эффекту и повышению конкурентоспособности предприятия.

Продолжение.

Загрузка, выгрузка, позиционирование изделий.

Второе место по объемам применения промышленных роботов занимают предприятия, у которых высокий объем движения продукции, например, пищевые производства, где роботом-манипулятором укладываются тарированные грузы на транспортный поддоны.

На сегодняшний день почти в каждом производстве, где требуется высокая производительность при работе с большим весом и размером продукта, актуален вопрос автоматизации загрузки и выгрузки изделий.

Если , например, необходимо организовать загрузку заготовок в металлообрабатывающие станки, пресса или термопласт-автоматы при этом позиционировать тяжелые заготовки или, наоборот, выгрузить готовые обработанные детали и уложить в транспортное положение, используют промышленного робота. И при заказчику вместо целого коллектива сотрудников потребуется всего один промышленный робот, который будет обслуживать несколько станков и работать с различными изделиями полностью в автоматическом режиме.

Компания РОБОТОТЕХНИКА выполняет работы по автоматизации процессов подачи заготовок в металлорежущие станки и смены режущего инструмента для станков с ЧПУ в автоматическом режиме с применением промышленных роботов фирм KUKA и ABB.

Какие преимущества позволяет получить использование сварочных роботов

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.

Речь идет о большом числе преимуществ, к которым в первую очередь следует отнести:

• значительно улучшенное качество сварки может быть достигнуто даже при небольших сериях;
• время обработки может быть значительно сокращено;
• сварные швы могут выполняться в любых пространственных положениях;
• постоянный мониторинг параметров процесса для обеспечения стабильно высокого качества;
• при сварке группы сварных конструкций с высокими требованиями к качеству, используется роботизированная сварка с холодной подачей проволоки;
• возможность позиционирования и зажима отдельных компонентов общей сборки;
• обработка подачи компонентов и удаление компонентов;
• постоянное позиционирование компонента во время сварки;
• последовательность сварки;
• обнаружение положения компонента;
• автоматическое слежение за швами;
• аспект защиты при сварке и безопасности труда.

Промышленные роботы для сварки от ООО «ДельтаСвар»

Одним из последних достижений промышленной робототехники является применение роботов во фрезеровании, сверлении и обработке кромок металлов, пластмасс, древесины и камня. Это стало возможно, благодаря увеличению жесткости и точности современных манипуляторов. Высокая скорость обработки и большое число управляемых осей являются важными достоинствами фрезеровки и сверления материалов с применением промышленных роботов сварщиков.

Зачистка заусенцев.

Обычно, для того, чтобы снять заусенцы с кромок деталей, после того как их фрезеровали, применяют пневматический приводной аппарат, частота вращения которого 35 000 об/мин, а если фрезеровали металл, то используется электрический шпиндель с водяным охлаждением, мощность которого 24 кВт.

Напомним, что зачистка сварного шва на изделии это очень тяжелое и кропотливое занятие для человека. Использование автоматизации значительно уменьшит влияние вредных производственных факторов и заметно снизит время, которое затрачивается на зачистку изделий.

Еще одним трудоемким занятием для человека, которое так же является и вредным является шлифование металлических изделий. А для современных промышленных манипуляторов, это не представляет никаких трудностей.

Робот с легкостью повторяет линию движения шлифовальщика, что гарантирует высокое качество обработки.

Обычно процесс абразивной обработки поверхности подразделяют на два класса: шлифование и полирование. Для шлифования применяют абразивные круги или ленты. А вот полирование – это более тонкий процесс. Для него обычно используют войлочные круги с абразивной пастой.В большинстве случаев такие процессы объединяют. Главным преимуществом промышленного робота, является то, что он сможет обработать деталь на нескольких абразивных аппаратах, делая это поочереди.

Продолжение.

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.

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.

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.

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.