Меню

Сварочные роботы и их устройство

Роботы для сварки

Если требуется наложение тысяч швов с повторяющейся технологией на одинаковых соединениях, то устанавливается сварочный робот. Это устройство с возможностью программирования, которое способно выполнять цикличные манипуляции по сварке на высокой скорости, и без участия человека. Из чего состоят такие машины? Какие разновидности этих установок встречаются, и как они работают?

roboticwelding-small

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.

Применение роботизированных машин

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.

Преимущества роботизации

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.

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.

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.

Источник



Роботизированная сварка: применение сварочных роботов

Роботизированная сварка – это разновидность автоматизированного процесса, характеризующаяся высокой точностью. Программируемые роботы заменяют сварщиков, увеличивают производительность работ в десятки раз. Сварочный робот – обязательная часть конвейерного производства, где есть сварочные операции. Например, при сборке машин, бытовой техники, оборудования.

Сварочный робот: что такое, особенности и применение

Суть и применение роботизированной сварки

Роботы выполняют работы по сварке на протяжении многих часов. Им не нужны перерывы на обед. Некоторые модели работают при перебоях напряжения, просадке сети. Роботизированная сварка эффективна при больших объемах. Роботы перед сварочной операцией правильно позиционируют детали, устанавливают их с необходимым зазором. Рукой-манипулятором они делают это гораздо точнее, чем человек. Шов получается ровнее. Размер детали не имеет значения для роботизированной сварки, «руку» можно настроить на любое расстояние.

С помощью роботов металл сваривают и режут, чаще используют точечную, электродуговую, аргоновую сварку, допустимо формирование сварного соединения с использованием флюса. Манипуляторы создают равномерный шовный валик, механизация исключает человеческий фактор, не нужно следить за ванной расплава, дуга в несколько миллиметров поддерживается в автоматическом режиме. На прокладку не влияет позиция захвата заготовок, отклонение захвата не превышает 5 мм.

Сварочные роботы применят при сборке машин, бытовой техники, оборудования. Очень часто с их помощью не только сваривают, но и режут металл.

Устройство сварочных роботов

Автоматизированное устройство – это аппарат, установленный на прочную основу с шарнирным поворотным механизмом. Корпус свободно вращается вокруг оси. Робот для сварки оснащен:

  • источником тока;
  • преобразователем вольт-амперных характеристик;
  • подающим устройством.

Предусмотрено табло, пульт с программным обеспечением, баллон с инертным газом. Управляемая «рука» состоит из нескольких частей. От трех до шести отрезков соединяются поворотными узлами. На конце руки-манипулятора закрепляется газовая горелка, в рабочую зону в автоматическом режиме подается присадка – сварочная проволока, подачей газа создается защитная атмосфера.

До запуска оборудование настраивается, определяются параметры сварки. Задаются координаты передвижения робота-сварщика, чтобы его действия ограничивались расположением инструмента. Работа производится автоматически, без участия оператора. Возможно создание криволинейных швов любой сложности. Движение сварочного робота запрограммировано, горелка движется по заданной траектории, а не по шаблону, как в автомате.

В конструкции простейшего оборудования манипулятор поднимает до 25 кг веса, для каждого типа сварки разработана индивидуальная программа. Некоторые доукомплектовывают роботов-сварщиков обучающими брошюрами, видеоуроками. Добавляют специальные держатели для фиксации заготовок в определенном положении. Электронику можно настроить на подготовительные работы, он будет зачищать металл, обезжиривать, производить другие манипуляции.

Преимущества и недостатки

Роботизация сварки оптимизирует технологический процесс, роботизированные автоматы заменили сварщиков. Преимущества автоматизации работ:

  • повышается качество соединений;
  • однотипные операции выполняются с одинаковой скоростью (человек на такое не способен);
  • оборудование перенастраивается в процессе работы в считанные минуты;
  • уменьшается процент брака;
  • поддерживается стабильное горение дуги, сохраняется интервал между заготовкой и электродом;
  • длительность работы намного выше;
  • расходы на оборудование быстро окупаются за счет исключения ручного труда, повышения производительности;
  • расходы на техническое обслуживание несоизмеримо меньше фонда зарплаты сварщиков с обязательными отчислениями;
  • оператор, настраивающий технику, действует по переделенным алгоритмам, не требующим специальных знаний, его недолго обучать;
  • безопасность – нет термического и лучевого воздействия на людей;
  • экономический эффект;
  • не нужна система контроля, эту функцию выполняет компьютер.
Читайте также:  Приказ ФТС России от 04 02 2019 168 Об утверждении порядка ведения специальной таможенной статистики

Теперь о недостатках, они тоже имеются:

  • высокая стоимость роботов;
  • повторяемость операций, потесано автоматику перенастраивать не будешь, роботы-сварщики используются только на конвейерной сборке, серийном производстве;
  • качество сварных работ зависит от опыта оператора, умения настраивать оборудование.

Разновидности сварочных роботов

Разработаны и выпускаются роботизированные модели для сварки:

  • плавящимся электродом;
  • сварной проволокой;
  • вольфрамовыми и графитовыми стержнями;
  • контактными медесодержащими электродами (точечная сварка);
  • плазмой;
  • лазером.

Некоторые производители наладили выпуск гибридных модификаций. Основные различия роботов сварочных:

  • длина манипулятора;
  • число повторных деталей в составе «руки»;
  • выполняемые функции.

Промышленных роботов для сварки выпускают многие производители:

  • в Японии, марки Fanuc AM-0iA надежные;
  • немецкий агрегат Kuka KR5 – оптимальный вариант соотношения цены и качества;
  • оборудование OTC (Almega AII-B4) популярно на сборочных конвейерах автоконцернов;
  • модель Motoman EA 1400N гибридная.

Электронные аппараты производят:

  • предварительную разметку металла;
  • занимаются зачисткой поверхности;
  • снимают фаски под нужным углом;
  • позиционируют стык с точностью до микрон;
  • формируют шов по заданной траектории.

Узлы вращения обеспечивают разнонаправленное движение манипулятора и опорной платформы.

Настройка оборудования

Сварочные роботы предусматривают этапы настройки роботизированного оборудования:

  1. Калибровка внешних осей движения робота-манипулятора при установке на позиции. Оператор проверяет показатели режима работы на дисплее: длину шва, траекторию. От точности установки внешних осей зависит форма сварочного шва. Отступления на несколько миллиметров приводят к браку.
  2. Настройка «руки» с инструментом, координация движений подложки сварочной головки и зажимного механизма. Они должны двигаться согласованно, иначе сварка будет не на заготовке, а на подвижном зажимном механизме или манипуляторе.
  3. Координация окружения. Обычно на конвейере устанавливают сразу несколько сварочных роботов, они не должны мешать друг другу. Создается модель сварочного процесса совместно с другими роботами-манипуляторами, работающими параллельно.

Первые две настройки проводятся обязательно после подключения роботизированного сварочного оборудования к сети, чтобы правильно его установить.

Предварительная калибровка по умолчанию. Проводится операторами завода-изготовителя. Сварочные порты и зажимные механизмы при взаимодействии калибруют до микрон.

Размещение роботизированного сварочного комплекса

При установке роботизированного сварочного комплекса на рабочую позицию соблюдают ряд правил:

  • толщина бетонного пола не менее 30 см;
  • неровности поверхности больше 5 мм не допустимы;
  • фиксация производится съемными анкерными болтами, исключающими сдвиг при вибрации;
  • рабочая зона ограждается сигнальной лентой или переносными желтыми заборными панелями;
  • размер охранной зоны не менее 1,5 метра;
  • предусматривается подключение воздушного провода для охлаждения соединения;
  • электропроводка укладывается в металлические кабель-каналы.

Программное обеспечение настраивается только после позиционной установки робота.

Источник

Сварочные роботы: применение и возможности

Содержание

  • Как работает сварочный робот
  • Виды сварочных роботов
    • Лазерные
    • Дуговые
    • Точечные
    • Газовые
    • Плазменные
  • Реальные примеры использования сварочных роботов
    • Мост, изготовленный с помощью сварочных роботов и 3D-печати
    • Велосипед, напечатанный на 3D-принтере
    • Мини-робот от Kuka — один из самых маленьких и производительных аппаратов для автоматической сварки
    • Hyundai использует сварочных роботов в производстве кораблей
  • Рекомендуемое оборудование
  • Перспектива
    • Будущее автоматизированной сварки
  • Итог

Сварочные роботы позволяют автоматически создавать металлические конструкции любой сложности: от велосипедной рамы до целого моста. Разнообразие моделей и возможность написать любое ПО для них способствуют тонкой кастомизации устройств под самые сложные проекты. В этой статье мы рассказываем о применении и возможностях роботов для автоматической сварки.

Робот Kuka делает велосипедные рамы на российском заводе. Фото kuka.com.

Автоматизация осуществляется ещё и с помощью 3D-печати. Принтеры сильно экономят время и затраты на рабочую силу. Активное применение этой технологии уже внедрено в работу американских и европейских производств.

Производителей робототехники слишком много, чтобы рассмотреть их всех в этой статье, так что упомянем лишь некоторых, самых известных: FANUC (Япония), KUKA (Германия), Hanwha (Южная Корея); также на рынке закрепляются производители коботов (co-bot — коллаборативный робот, спроектированный для работы с человеком), которые также могут быть модифицированы и применены для сварочных работ, такие как Universal Robots (Дания) и UFactory (Китай).

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.

“Рука” сварочного робота Kuka WTG 1200. Фото kuka.com.

Рука подвижна — чем больше на ней “суставов”, тем более сложную работу она способна выполнять. К устройству крепится оптический наводчик, позволяющий точно выбирать место для наложения шва.

Робот подключен к пульту управления, в котором установлено соответствующее ПО. Оно пишется для каждого проекта отдельно, что позволяет тонко кастомизировать возможности машины.

Виды сварочных роботов

Лазерные

Лазерный сварочный робот. Фото kuka.com.

Лазерная сварка применяется во многих областях: от автомобилестроения до конструирования космических кораблей. Её используют для создания деталей среднего и крупного размера.

Во время сварки лазер нагревает материал до температуры плавления. Луч фокусируется с помощью оптики и во время движения по прямой создаётся сварной шов. Для защиты от окисления используется инертный газ, обычно аргон.

Лазерная технология сочетается с другими видами соединения: точечной сваркой, склейкой и герметизацией.

Преимущества лазерной сварки:

  • Небольшие затраты, благодаря большой скорости соединения и высокому КПД;
  • Надежность — металл не подвергается ударам, не деформируется и не трескается;
  • Большая глубина шва при незначительной ширине.

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. Электрод может быть нерасходуемым и расходуемым. Во втором случае он плавится вместе с материалом и образует сварной шов.

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.

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

Точечные

Точечный робот от Fanuc. Источник fanucamerica.com.

Роботизированная точечная сварка — это самый распространённый вид контактной сварки Он применяется в производстве большинства металлических изделий.

Чаще всего роботы осуществляющие точечную сварку применяются в автомобильной промышленности, для соединения нескольких металлических листов. Но и в других отраслях такие машины востребованы.

Автоматизация точечной сварки — это быстрое, простое и недорогое решение. Роботы позволяют сэкономить на рабочей силе и времени производства.

Роботов для точечной сварки выпускают Kuka, Fanuc, Universal Robots и др.

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.

Сварочные роботы способны действовать в любом положении, что добавляет процессу гибкости. В современных устройствах есть защита от вредных паров, сварные швы обладают большой прочностью, а КПД машины позволяет извлекать из нее максимум пользы.

Плазменные

Плазменный робот Kuka. Фото eurobots.net

Технологии плазменной сварки применяются для сложных соединений. Благодаря высоким температурам сварка происходит практически мгновенно.

Роботизированная плазменная сварка (PAW) похожа на технологию TIG. Для работы используется сжатый ионизированный газ, проходящий через медное сопло. Тем самым достигается максимальная температура, позволяющая добиться минимального поперечного сечения сварного шва. Для плазменной сварки обычно используется тот же нерасходуемый вольфрам, что и для дуговой.

Роботы обеспечивают большую гибкость работы благодаря возможности настроить скорость и температуру.

Реальные примеры использования сварочных роботов

Мост, изготовленный с помощью сварочных роботов и 3D-печати

В течение трёх лет голландская компания MX3D работает над созданием самого необычного стального пешеходного моста в мире. Его каркас выполнен в виде скрученных металлических балок, создающих футуристический стиль. У конструкции будет реальное применение — её установят над каналом в Амстердаме.

Но самое интересное, что мост создаётся только с помощью сварочных роботов. Разработчики взяли аппараты, обычно применяемые в автомобильной промышленности и работающие на технологии дуговой сварки MIG.

В изготовлении используется метод 3D-печати. Программное обеспечение позволяет наращивать новые слои металла сложной формы по уже готовым макетам.

Первоначально планировалось установить роботов прямо над каналом и печатать мост на месте. Но, из-за сложности с реализацией, конструкция создается в мастерской.

Длина готового моста составляет 12,5 метров, на его создание ушло шесть месяцев. На печать затрачено 4500 кг нержавеющей стали и 1100 км проволоки. В 2019 году разработчики планируют ввести изделие в эксплуатацию.

Процесс печати кромки моста. Фото digitaltrends.com

Велосипед, напечатанный на 3D-принтере

Готовый велосипед с напечатанной из стали рамой. Фото newatlas.com

Ещё один необычный пример использования сварочных роботов — велосипед из нержавеющей стали, сделанный с помощью 3D-технологий.

На таком велосипеде можно будет ездить по городским улицам и бездорожью. Фото newatlas.com

Это не первый байк, который изготавливается автоматическими системами. Раньше рамы делались на основе лазерной сварки из уже готовых компонентов. Этот же студенческий проект предусматривает использование 3D-печати вместе с роботизированной сварочной системой.

Это первый велосипед, созданный с помощью 3D-технологий и сварочных роботов. Фото newatlas.com

Робот создаёт шарик расплавленного металла, затем добавляет еще один поверх него, как только тот затвердеет. Таким образом появляются балки, которые свариваются, и получается рама.

Читайте также:  Котлы ROSSEN RSD от 0 2 до 25 МВт

Создатели не сомневаются в прочности конструкции. Фото newatlas.com

Конечный продукт, под названием Arc Bicycle, весит примерно столько же, сколько обычный велосипед со стальной рамой, и вполне способен ездить по бездорожью.

Команда создателей велосипеда. Фото newatlas.com

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.

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.

Мини-робот способен дотянуться до самых дальних частей конструкции. Фото newatlas.com

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.

Перспектива

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

Скоро для управления роботами потребуется только мозг человека. Фото 4teller.com

Учёные и инженеры планируют максимально автоматизировать процесс сварки. Уже сейчас разрабатывается технология, позволяющая управлять сварочным роботом силой мысли. Это возможно благодаря использованию нейроинтерфейса работающего по принципу энцефалографа.

Разработчики ставят задачу обезопасить процесс работы со сварочными роботами и ускорить создание металлических конструкций. Благодаря ЭЭГ человек будет находиться вдали от опасного производства, в связи с чем риск получить травму минимальный. Также увеличится скорость управления машинами, соответственно, вырастет КПД.

По словам разработчиков, объединение умов человека и машины позволит максимально эффективно использовать роботов для создания сложных конструкций. Машину не придётся программировать, что сильно сократит время на подготовку к работе — процесс будет осуществлять в реальном времени, с помощью мысли.

К человеку прикрепляются датчики ЭЭГ. Когда пользователь просматривает на экране компьютера фотографии соединений, которые потенциально могут быть сварены, программа распознаёт намерение, анализируя реакцию на нужный результат.

Пока технология испытывалась только в лаборатории, но в ближайшее время разработчики хотят внедрить её в промышленное производство для тестирования. Создатели утверждают, что их наработки помогут существенно снизить стоимость создания деталей с помощью роботов, особенно небольших партий. Из-за необходимости написания программ создание штучных продуктов неоправданно дорого. Использование живого оператора сократит стоимость процесса в десятки раз.

В будущем разработчики будут усложнять технологию, чтобы роботы могли создавать сложные конструкции без написания специализированного ПО.

Будущее автоматизированной сварки

Даже самыми большими аппаратами операторы могут удобно управлять с помощью пульта. Фото millerwelds.com

Как показывают примеры, роботизация идёт полным ходом. Автоматические устройства уже давно стали неотъемлемой частью на производствах, а с появлением 3D-печати и новых ПО их возможности ограничиваются только человеческой фантазией.

Успехи энтузиастов и крупных компаний позволят уже в ближайшее время производить сложные конструкции с помощью автоматических систем. А это удешевит разработку, что скажется и на конечной цене.

Уже сейчас роботы используются в автомобильной промышленности, самолётостроении, в корабельной и космической отраслях.

Такие технологии, как управление системой с помощью мысли, будучи внедрёнными в массовое пользование, позволят создавать дешёвые детали для любых отраслей. Поэтому роботизированная сварка, ещё и дополненная 3D-печатью, скоро станет стандартом в работе с металлом.

Выбрать оборудование для автоматизации производства, в том числе сварочных роботов, получить исчерпывающую консультацию и сервис вы можете в Top 3D Shop.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами Роботизации и Автоматизации со всех уголков мира:

Источник

Роботизированная сварка: технология, стандарты, особенности применения

Роботизированная сварка представляет собой полностью автоматизированный процесс, который реализуется за счёт использования специальных роботов-манипуляторов и другого сварочного оборудования. Основные преимущества сварки роботом заключаются в первоклассном качестве готовых изделий и высокой производительности сварочного производства.

Как и у любого современного и высокотехнологичного производства, в области сварки роботом существует масса важных особенностей, знание которых позволит достичь наилучшего результата и запустить действительно безопасный, высокоэффективный сварочный процесс. Об основных особенностях технологии сварки роботом и пойдёт речь в данной статье.

Как добиться точности в выполнении работ?

Как уже говорилось, главным достоинством роботизированной сварки является её высокая точность: так, технические характеристики современных роботов для сварки дают возможность добиться точности позиционирования сварочной горелки порядка 0.03-0.05 мм, что является достаточным для подавляющего большинства сварочных задач.

Однако некоторый недостаток робота заключается в том, что, в отличие от человека, при недостаточно точном позиционировании детали он не может самостоятельно изменить траекторию и найти правильную точку для сварки, поэтому погрешность позиционирования и сборки заготовки не должна превышать 0.5 мм.

Если достичь данной точности позиционирования невозможно, необходимо применять методы коррекции сварочной траектории, например, использовать лазерную систему слежения за стыком шва. Коррекция траекторий даст возможность сохранить качество сварного изделия, но, с другой стороны, при её использовании резонно ожидать падения производительности вплоть до 30%.

В общем случае, сварочная оснастка должна фиксировать обрабатываемую заготовку на устройстве позиционирования и предоставлять роботам свободный доступ к местам сварки. Необходимо избегать использования сварочной оснастки в качестве инструмента правки геометрии обрабатываемой заготовки, решая проблемы такого рода до её попадания на линию автоматизированной сварки. Исключением может служить использование гидравлических зажимов, сам смысл применения которых как раз и заключается не только в фиксации, но и в выдерживании определённой геометрии заготовки при сварке.

Поскольку сварочные роботы – это современное, высокоточное и высокотехнологичное оборудование, то и заготовка, поступающая на операцию роботизированной сварки, должна удовлетворять высоким требованиям, что выражается в необходимости использования соответствующего оборудования на всех этапах, предшествующих сварке. Так, хорошим решением для раскроя листов металла под последующую обработку автоматизированной сваркой является использование современных станков лазерной резки с ЧПУ.

Кроме достойного качества заготовки и правильного её позиционирования, обязательным условием точной сварки роботом является калибровка самого робота. В общем случае, калибровка роботизированного комплекса включает в себя три этапа:

  1. Калибровку осей, включая внешние
  2. Настройку координат инструмента
  3. Настройку координат окружения

Пункты 1 и 2 являются обязательными. Калибровку осей, как правило, производят единожды перед первым запуском системы и регулярно проверяют во время планового техобслуживания. Калибровка инструмента необходима для установки связи между инструментальной и базовой системами координат робота-манипулятора, что, в свою очередь, требуется для корректного движения горелки по заданной траектории, а также для точной работы системы коррекции этих траекторий. Настройка координат окружения необходима, когда требуется создать виртуальную модель сварочного комплекса в системе подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.

Выбор метода сварки

Метод роботизированной сварки и, соответственно, сварочное оборудование, выбирается исходя из условий производственной задачи. Вот основные методы, которые реализуются промышленными сварочными роботами:

  • Электродуговая сварка ( в среде защитных газов и под флюсом)
  • Лазерная сварка
  • Плазменная сварка
  • Контактная сварка
  • Гибридная сварка

Автоматическая электродуговая сварка представляет собой дуговую сварку с механизированной подачей плавящегося электрода и перемещением дуги вдоль кромок. Таким образом, промышленный робот в данной технологии используется как устройство, манипулирующее электродом, а траектория движения и вид шва либо выбираются из библиотеки швов в ПО робота, либо задаются оператором вручную.

Роботы для MIG/MAG сварки от OTC Daihen

Лазерная сварка представляет собой процесс получения неразъёмного соединения деталей за счёт фокусировки лазерного луча. Благодаря возможности выдерживать сверхвысокие длины фокусировки ( вплоть до 2 метров) и тем самым обеспечивать дистанционную сварку, сварка роботом существенно расширяет границы использования данного технологического процесса, а также увеличивает производительность изготовления деталей.

Плазменная сварка – это сварочный процесс за счёт направленного потока плазменной дуги. Роботизация плазменной сварки даёт возможность в полной мере реализовать все преимущества данной технологии, к которым относятся низкий перегрев деталей, отсутствие разбрызгивания расплавленного металла и сварка в труднодоступных местах.

Контактная точечная сварка – это именно та область, в которой промышленные роботы исторически начали использоваться в первую очередь. Широкое применение роботов точечной сварки началось около 50 лет назад, и сегодня они являются обязательным оборудованием любого завода автомобильной промышленности.

Читайте также:  Инструкция по охране труда для литейщика пластмасс

Гибридная сварка объединяет в себе две технологии: лазерное излучение и сварку электрической дугой. Гибридная роботизированная сварка стала использоваться в промышленности сравнительно недавно, но активно набирает обороты, особенно в производстве железнодорожного транспорта и тяжёлых стальных конструкций мостов и резервуаров.

Организация рабочего пространства

Размещение и планировка комплекса для сварки роботом требует к себе повышенного внимания. Во-первых, необходимо предусмотреть специальные буферные зоны для изделий после сварки.

Во-вторых, выбирая место для расположения сварочного комплекса, важно помнить, что стандартные требования к территории включают в себя качественный бетонный пол, толщина которого не должна быть менее 300 мм, с перепадами, не превышающими 5 мм на 1000 мм.

В-третьих, на территории расположения роботизированного сварочного комплекса желательно спроектировать подводку осушенного воздуха, а при проектировании электропитания необходимо предусмотреть использование стабилизаторов.

Роботизированная сварка металлоконструкций

Как выглядит роботизированная сварка на практике, можно узнать, посмотрев следующее видео:

Контроль сварочного цикла

Для того чтобы иметь возможность осуществлять контроль над сварочным циклом, важно представлять себе весь набор операций сварочного комплекса и знать, сколько по времени длятся эти операции. Этот набор данных удобно организовать в виде циклограммы, которая позволит выявить узкие места в работе сварочного комплекса и понять, насколько удачно та или иная операция вписывается в производственный процесс. Например, для анализа можно выделить следующие временные интервалы:

  • Доставка заготовок для сварки до буферного склада
  • Извлечение заготовок из буфера
  • Закладка заготовок в оснастку
  • Позиционирование и перемещение заготовок
  • Собственно сварочный процесс
  • Извлечение готовых деталей из оснастки
  • Помещение деталей в буфер
  • Удаление из буфера
  • Сервисные операции

Ещё на этапе проектирования роботизированного комплекса необходимо рассчитать оптимальную схему его работы, которая сводила бы к минимуму простой роботов и согласовывалась с реальной загрузкой комплекса, то есть с тем количеством заготовок, которые приходят с предыдущих производственных узлов.

Роботизированная сварка на основе техники Kuka

Лидирующие позиции в разработке роботизированных сварочных комплексов принадлежат сегодня компании Kuka. Так, именно под этой маркой выпускаются абсолютные специалисты в области электродуговой сварки в среде защитного газа – роботы серии HW (Hollow Wrist, что означает « полая кисть»).

Имея грузоподъёмность до 16 кг и радиус действия до 2016 мм, они с успехом выполняют сварку даже труднодоступных соединений. Благодаря наличию шестой оси с возможностью бесконечного вращения, исключаются временные затраты на возврат в начальное положение, и время обработки детали сокращается.

Сварка трубы роботом Kuka

Предлагаем посмотреть, как происходит роботизированная сварка круговых швов при помощи робота Kuka:

По всем вопросам, касающимся нашего оборудования, специфике его работы, стоимости, а так же любым другим вопросам, обращайтесь к нашим специалистам

по телефонам +7 (495 )787-49-12, 8-800-500-49-12

Так же Вы можете связаться напрямую с интересующим Вас специалистом, посмотрев его контакты в разделе « Наши сотрудники» по ссылке

Будем рады ответить на все возникшие вопросы!

Источник

Описание и применение роботов для сварки

  1. Устройство и сферы применения
  2. Плюсы и минусы
  3. Обзор видов
  4. Популярные производители
  5. Выбор
  6. Настройка
  7. Правила установки

Производственные процессы постоянно совершенствуются. Это момент считается особенно актуальным в условиях конвейерных работ, при которых требуется качественно и с высокой скоростью выполнять определенный повторяющийся процесс. Так как человеку бывает сложно справиться с данной задачей, на помощь приходят роботы, в частности, они часто используются во время сварочных работ.

Устройство и сферы применения

Робот для сварки – это важный компонент в крупномасштабном производстве каких-либо товаров. Он используется как при сварке автомобилей, так и во время изготовления многосерийных продуктов с аналогичной конструкцией. Роботизированный комплекс мероприятий способствует быстрому выполнению однотипных процедур с высокой скоростью. Такое сварочное промышленное производство имеет массу преимуществ перед использованием труда человека, так как современные агрегаты работают не только без ошибок, но и постоянно выполняют заданные планы.

Роботизированной сваркой металлоконструкций принято считать разновидность автоматической сварки, которая на производстве пользуется запрограммированными роботами, а не услугами сварщиков.

Данный вид работ стоит довольно дорого, но затраты быстро окупаются за счет огромного количества выполняемых функций.

Роботизация в автоматическом режиме позиционирует детали, тем самым улучшая качества стыков. В этом случае размер изделия не оказывает никакого влияния на результат сварки, так как «руки» роботов могут быть разных параметров.

В конструкции робота имеется манипулятор, благодаря которому поднимаются детали с весом менее 25 килограммов. «Руки» агрегата осуществляют сварочные работы с предварительной установкой необходимых параметров. У некоторых моделей есть обучающий материал, что положительно влияет на использование техники в первое время. Робототехнический процесс – это возможность выполнить резку и сварку качественно и быстро.

Плюсы и минусы

Использование сварочных роботов на производстве имеет следующие преимущества.

  • Ускоряет выполнение однотипных процедур.
  • Способствует получению тонких швов.
  • Экономит напряжение и расходные материалы.
  • Результат работы характеризуется высокой точностью, а также отменным качеством.
  • Уменьшение использования человеческого труда.
  • Безопасность процедуры.
  • Минимизируется процент бракованных изделий.

Недостатками роботизации можно назвать следующие моменты.

  • Высокую стоимость агрегатов.
  • Использование исключительно на конвейерном производстве.
  • Качество работы напрямую зависит от опыта человека, который настраивает робота.

Обзор видов

В настоящее время на производстве используют такие роботизированные сварочные модели.

  • Плавящийся электрод. В данном случае используется аргоновая среда или углекислота. Взяв во внимание проволочный диаметр, силу тока, роботы можно устанавливать как на тонкой, так и на толстой пластине конструкции. Зачастую плавящиеся электроды используют при автомобильной сварке.
  • Вольфрамовый, графитовый стержень. Такие агрегаты считаются уместными при аккуратных видах сварочных работ на медных и нержавеющих конструкциях.
  • Угольный электрод. Данную технологию применяют во время машиностроения и изготовления радиооборудования. Электродами проводят быструю сборку корпуса к какому-либо агрегату.
  • Плазменная струя. Приборы используются в работах, где обрабатываемый металл плохо подвергается свариванию.
  • Электрод под флюсом. С помощью данного метода изготавливают крупные участки трубных магистралей, которые соединяются на нужном месте после транспортировки.
  • Лазер. Такие роботы необходимы для высокоскоростной сварки. В ходе процедуры не выделяются вредные вещества в окружающую среду.
  • Два вида сварки одновременно. К примеру, в данном случае может быть использован лазер с проволокой, которая плавится под его воздействием.

Популярные производители

Промышленные роботы для сварочного процесса реализуются под разными марками. Их производителями являются Китай, Германия, Япония. К самым востребованным моделям можно отнести следующие:

  • Fanuc AM-0iA, который считается довольно надежным и качественным;

  • Kuka KR5 – достойный вариант, что совмещает в себе приемлемую стоимость и высокое качество;

  • Almega AII-B4 зачастую используется на сборочном конвейере автоконцерна;

  • Motoman EA 1400N –функциональная гибридная модель.

Выбор

Использование роботизированной сварки подразумевает правильность подбора оборудования. На выбор сварочного робота оказывает влияние его будущее применение, а именно цель, с которой он покупается условия работы. Данное приспособление может оснащаться разными видами приводов, которые стоит брать во внимание при покупке.

  • Электромеханический характеризуется высокой точностью, простотой функционирования, однако, нуждается в присутствии безлюфтового редуктора при работе.
  • Пневматический также прост в конструкции, но без специального переставляемого упора он работать не может.
  • Гидравлический обеспечивает хорошую точность в управлении прибором.

Настройка

Для корректного функционирования робота для сварки, а также его содействия скорости производства потребуется грамотно настроить агрегат. Проведение данной процедуры возможно пультом и дисплеем, который крепится к корпусу. Начало настройки заключается в калибровке комплексных осей. Эта работа делается однократно во время фиксации робота на позицию. Следующим шагом будет проверка диапазона движений, а также соответствие данных показателей на дисплее. При возникновении разногласий робот будет прокладывать швы в неправильном месте. День работы с неправильно настроенным роботом может стать причиной выпуска большого числа брака.

Вторая стадия настройки заключается в установке инструментарных координат. Они имеют вид подложки со сварочной головкой и сопутствующими приспособлениями, которые необходимы для автоматизации прижима и захвата изделий. При несогласованности комплекса действий манипуляции с изготовляемыми изделиями будут проводиться в неправильном месте.

Ко всему прочему при неправильной настройке координат робота будет осуществляться ошибочное сваривание на инструменте, а не на заготовке.

Правила установки

Роботов для сварки можно установить на пол из бетона, который должен быть толще 30 сантиметров и не имеет перепадов на поверхности. Погрешность может составлять не более 5 миллиметров на м2. Основу комплекса требуется прикрепить винтами, тем самым придав ему жесткости фиксации, а также предотвратив смещение, которое может возникать из-за вибрации. Рабочая зона должна быть ясно обозначенной, а также огражденной от передвижения людей. Данный момент очень важен для соблюдения безопасности мастеров. «Руки» робота могут иметь большой вылет в длину, а вот в сложенном состоянии вокруг комплекса присутствует много места. В программу закладываются координаты оборудования, инструментов, однако, о проходящих людях информация не фиксируется.

По этой причине территория около агрегата считается довольно опасной, так как оборудование во время работы может задеть мастера и навредить его здоровью. Во время роботизированной работы существует необходимость в подаче осушенных воздушных масс. Они применяются при охлаждении шовной зоны, а также предотвращают перегревание микросхем в радиоэлектронных работах. Данный канал заводят по полу и подают с тыльной стороны в агрегат. Питательный электрокабель закладывают в металлический канал. Роботизация сварочного процесса – это отличный вариант для увеличения производительности сварочного процесса. Благодаря программированию, мастер может настроить оборудование на выполнение как прямого, так и кривого сварочного шва.

Ко всему прочему широкий ассортимент моделей роботов способствует подбору комплекса работ для конкретного материала и задачи.

В следующем видео вас ждет презентация промышленного робота для сварки массивных изделий.

Источник