Kluczowe czynniki w projektowaniu i integracji komórek spawalniczych robotycznych

Spawanie robotyczne może poprawić spójność produkcji i zmniejszyć powtarzającą się pracę ręczną, ale skuteczna automatyzacja zależy od znacznie więcej niż od samego robota spawania.

Kompletna komórka spawalniająca z roboty łączy w sobie robota, sprzęt spawalniczy, urządzenia, pozycjonowanie obrabiarków, systemy sterowania i środki bezpieczeństwa.system może doświadczać długich czasów cyklu, trudne programowanie, niespójna jakość spawania lub częste przerwy w produkcji.

Dla producentów planujących nową linię spawalniczą lub modernizację istniejącego procesu niezbędne jest zrozumienie kluczowych czynników projektowania i integracji.

Robot musi odpowiadać wymiarom przedmiotu, pozycjom spawania, konfiguracji pochodni i wymaganemu cyklowi produkcji.

Ważne czynniki wyboru obejmują:

• Pojemność ładunku użytecznego, w tym palnik spawalniczy i zainstalowane urządzenia

• Działalność i zakres pracy

• Wymagana orientacja narzędzia

• Powtarzalność i wydajność ruchu

• Pozycja montażu

• Wymagania dotyczące procesu spawania i produkcji

Sześcioosiowy robot przemysłowy jest powszechnie stosowany do spawania, ponieważ zapewnia elastyczność w pozycjonowaniu pochodni wokół złożonych części roboczych.

Modele robotów od producentów takich jak:FANUC i KUKAodpowiedni model zależy od wymaganego zasięgu, ładunku użytkowego, wymagań aplikacyjnych i kompatybilności z proponowanym sprzętem spawalniczym.

Wybór robota opartego wyłącznie na jego nominalnym zasięgu lub ładunku może prowadzić do trudności, gdy pochodnia musi uzyskać dostęp do ograniczonych miejsc spawania.

Przyczepa utrzymuje przedmiot w wymaganej pozycji podczas spawania.

Słaba konstrukcja urządzeń może powodować niespójne pozycjonowanie części, trudny dostęp do pochodni i wielokrotne regulacje podczas produkcji.

Właściwy obiekt należy wybrać z uwzględnieniem:

• Wymiary i tolerancje części roboczej

• Metoda zaciskania

• Dostępność szwów spawania

• ekspozycja na ciepło i rozpraszanie

• Przestrzeń do załadunku i rozładunku

• Pozycjonowanie powtarzalne

• Wymagania dotyczące zmiany urządzeń

W przypadku produkcji powtarzalnej szczególnie ważne jest konsekwentne ustawianie części roboczej.Nawet dobrze zaprogramowany robot może osiągnąć niezadowalające wyniki, jeśli przedmiot jest w ruchu lub znacznie się zmienia między cyklami.

W przypadku, gdy istnieje wiele wariantów części, w projekcie urządzenia należy uwzględnić również zmiany produktu.

Robot spawalniczy i sprzęt spawalniczy muszą współpracować jako zintegrowany system.

W zależności od procesu urządzenie może obejmować źródło zasilania spawania, pochodnię, zasilacz drutu, stację czyszczenia pochodni, zestaw kabli i urządzenia monitorujące proces.

Wybór powinien odzwierciedlać materiał, grubość przedmiotu, konstrukcję złącza, metodę spawania i wymagane warunki produkcji.

Równie ważne jest ustawienie pochodni, ponieważ robot musi być w stanie utrzymać wymagany kąt pochodni i uzyskać dostęp do szwu spawania bez nadmiernego zakłócania ze strony przedmiotu lub urządzenia.

Przed zakupem sprzętu należy potwierdzić wymagane interfejsy elektryczne, metodę komunikacji i funkcje sterowania z dostawcami robota i sprzętu spawalniczego.

Pozycjonator spawalniczy obraca lub przekierowuje przedmiot do pracy w celu zapewnienia bardziej odpowiedniego dostępu do spawania.

Pozycjonatory mogą być przydatne, gdy robot musi spawać różne strony części lub gdy stała orientacja obrabionego kawałka tworzy trudne kąty pochodni.

Przy integracji pozycjonera należy wziąć pod uwagę:

• Masa i wymiary obrabiarków

• Wymagany zakres rotacji

• Dokładność pozycjonowania

• Koordynacja z ruchem robota

• Montowanie urządzenia

• Routing kablowy i komunalny

• Wymagany czas cyklu

Nie każda komórka spawalnicza wymaga pozycjonera.koordynowany ruch robota i pozycjonera może poprawić dostępność i spójność procesów.

Ścieżka spawania musi odpowiadać geometrii złącza i wymaganemu procesowi spawania.

Inżynierowie muszą wziąć pod uwagę orientację pochodni, pozycję podejścia i wyjścia, odległość od kolizji, przejście kabli oraz kolejność ukończenia spawania.

Sekwencja może wpływać zarówno na czas cyklu, jak i deformację obrabiarkę.

Oprogramowanie i symulacja w trybie offline mogą pomóc w ocenie możliwości osiągnięcia, identyfikacji potencjalnych kolizji i przeglądzie proponowanego układu komórki przed fizycznym uruchomieniem.

Wyniki symulacji należy jednak zwalidować podczas montażu i badań z użyciem rzeczywistego sprzętu i części roboczych.

Robotowa komórka spawalnicza często zawiera wiele urządzeń, które muszą działać w prawidłowej sekwencji.

Mogą one obejmować:

• System sterowania robotem

• Źródło zasilania spawania

• Klampy do mocowania

• Pozycjonator

• Czujniki

• Urządzenia do załadunku części

• PLC

• Urządzenia bezpieczeństwa

Na przykład robot nie powinien rozpoczynać cyklu spawania, dopóki przedmiot nie zostanie prawidłowo ustawiony i dopóki nie zostaną potwierdzone niezbędne warunki mocowania.

Sekwencja sterowania powinna również dotyczyć obsługi usterek, zakończenia cyklu, interwencji operatora i odzyskiwania po przerwach.

Niezawodna komunikacja między robotem a sprzętem peryferyjnym jest ważna dla stabilnej produkcji.

Spawanie robotem wiąże się z kilkoma zagrożeniami, w tym promieniowaniem łukowym, gorącymi powierzchniami, oparami, iskrami i poruszającymi się maszynami.

Odpowiednia konstrukcja bezpieczeństwa może obejmować zabezpieczenie, blokady drzwi wejściowych, funkcje zatrzymania ratyfikowane do bezpieczeństwa oraz odpowiednie środki w odniesieniu do dymów spawalniczych i zagrożeń elektrycznych.

Wymagane zabezpieczenia zależą od kompleksowego zastosowania, sprzętu, miejsca pracy i obowiązujących przepisów.

Bezpieczeństwo powinno być uwzględniane podczas początkowego układu i projektowania systemu, a nie dodawane dopiero po zainstalowaniu robota.

Szybkość ruchu robota nie decyduje o całej szybkości produkcji.

Cały cykl może obejmować załadunek, zaciskanie, spawanie, ruch pozycjonera, inspekcję i rozładunek przedmiotu.

Aby ocenić docelowy czas cyklu, producenci powinni określić każdy etap i określić, gdzie mogą wystąpić opóźnienia.

Możliwe ulepszenia obejmują:

• Zmniejszenie niepotrzebnych podróży robotów

• Poprawa załadunku i rozładunku urządzeń

• Optymalizacja sekwencji spawania

• Koordynacja ruchu robota i pozycjonera

• Zmniejszenie czasu oczekiwania, którego można uniknąć

• Planowanie odpowiednich procedur przejścia

Celem jest poprawa całego procesu spawania, a nie optymalizacja robota w izolacji.

Zapewnienie jasnych szczegółów aplikacji pomaga dostawcom ocenić wymagania dotyczące sprzętu i złożoność integracji.

Przygotować następujące informacje, jeżeli są dostępne:

• Rysunki i wymiary obróbki

• Rodzaj materiału i grubość

• Lokalizacja spawania i szczegóły związane ze stopieniami

• Objętość produkcji

• Wymagany czas cyklu

• Wymagania dotyczące procesu spawania

• Wymagania dotyczące urządzeń mocujących i pozycjonera

• Dostępna powierzchnia podłogowa

• Istniejące urządzenia spawalnicze

• Wymagane interfejsy bezpieczeństwa i sterowania

Przykłady części roboczych, filmy produkcyjne i rysunki układu mogą również pomóc podczas oceny technicznej.

Skuteczne spawanie robotyczne zależy od integracji robota, sprzętu spawania, urządzeń, urządzeń pozycjonowania, urządzeń sterujących i systemów bezpieczeństwa.

Wybór odpowiedniego robota to dopiero pierwszy krok, a pozycjonowanie przedmiotu, dostęp do pochodni, sekwencja spawania, komunikacja i planowanie czasu cyklu wpływają na wydajność końcowego systemu.

W przypadku producentów rozważających automatyzację spawania,ocena całej komórki spawalniczej przed zakupem sprzętu może pomóc zmniejszyć trudności z integracją i stworzyć bardziej niezawodny proces produkcji.