Что такое роботизированная сварка: принцип работы, преимущества, сварочные роботы

Что такое роботизированная сварка:
принцип работы, преимущества, сварочные роботы

АМ&KUKA

Что такое роботизированная сварка?

Роботизированная сварка — это автоматизированный процесс сварки с использованием сварочных роботов и другого роботизированного оборудования. Для обозначения такого комплекса оборудования обычно используется термин «роботизированная ячейка». Конфигурации роботизированной сварки могут быть разными: один/несколько роботов одна/несколько рабочих зон с внешними осями/без них (линейное перемещение, портальный механизм, позиционер)

ЗАПРОСИТЬ ТКП

Каковы преимущества роботизированной сварки?

Современные сварочные роботы обеспечивают неизменно высокое качество, необходимое количество и максимальную точность. Автоматическое роботизированное сварочное оборудование не допускает ошибок и обеспечивает точное позиционирование с погрешностью 0,03–0,05 мм. Ниже приведены две фотографии для сравнения швов, сваренных человеком и сварочным роботом в одинаковых условиях.

Робот-сварщик, в отличие от человека, которому приходится менять положение во время сварки, может легко добраться до любой точки заготовки, независимо от сложности ее геометрии. Кроме того, роботизированная сварочная рука может двигаться синхронно с позиционером в роботизированной ячейке, что обеспечивает стабильность и гладкость сварного шва.

Время дуги
Время дуги — это время, затрачиваемое непосредственно на сварку, выраженное в процентах. В среднем время дуги у сварочного робота составляет 70–90 %, а у человека — 10–30 %. Робот-сварщик в 3–5 раз эффективнее. Кроме того, автоматизированные сварочные роботы не зависят от ночных смен, выходных, перерывов и других отвлекающих факторов.

Экономия на расходных материалах
Кроме того, роботизированная сварка позволяет экономить на расходных материалах:

10 % на проволоку (сварочные роботы используют именно те параметры, которые необходимы, в то время как человек часто использует чуть больше, чем нужно)
10 % на газ (сварочные роботы также более точны в расходе газа)
30 % на зачистку сварных швов после завершения сварки (после роботизированной сварки зачистка либо не требуется вовсе, либо требуется значительно реже)

Безопасный производственный процесс и повторяемость
Безопасность — один из важнейших факторов, а сварочные роботы обеспечивают непрерывность производственного процесса.
Роботизированная сварка гарантирует повторяемость результатов и эффективность сварочного производства. В отличие от человека, автоматические сварочные аппараты не зависят от настроения, опыта, состояния здоровья или уровня квалификации оператора. Роботизированные системы не подвержены риску переутомления и отвлекаемости.

Как роботы используются в различных отраслях промышленности?

Главным двигателем роботизации всегда было автомобилестроение. Долгое время считалось, что роботы в сфере сварки подходят только для массового производства, когда выпускаются тысячи одинаковых изделий.

Проблема заключалась в программировании робота. Представьте, что у вас есть кран-балка или рама прицепа, и каждый раз, когда они предварительно собирались людьми, они были несовершенными с небольшими отклонениями, то есть для сварочного робота это был уникальный продукт. При традиционном подходе на программирование каждой детали требовалось 2-3 дня, в то время как сам процесс сварки занимал всего несколько часов. Конечно, они не хотели использовать роботов.

Но сегодня компания АМ разработала уникальное программное обеспечение на основе искусственного интеллекта и машинного зрения, которое решает проблему программирования роботизированной сварки. Система генерирует траектории движения робота в режиме реального времени и автоматически адаптируется к отклонениям в детали или ее положении в роботизированной ячейке.

Основные виды роботизированной сварки, в частности дуговой сварки

Метод роботизированной сварки и сварочное оборудование подбираются в зависимости от конкретной производственной задачи. Существует несколько видов сварки, в том числе дуговая сварка (MIG/MAG, TIG, поддуговая сварка) и лазерная сварка.

Дуговая сварка
Электродуговая сварка считается наиболее универсальной и доступной. Это процесс выработки достаточного количества тепла для расплавления металла в результате возникновения дуги между электродом и свариваемым металлом. Сварка TIG и MIG/MAG — наиболее распространенные роботизированные сварочные процессы и подтипы технологии дуговой сварки.

Что такое сварочный робот? Это комплексная система, состоящая из сварочного оборудования, подающего энергию от источника сварки, и робота, который синхронизирует позиционирование источника тепла и заготовки.

Сварка TIG

Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) — это процесс дуговой сварки, при котором сварной шов формируется с помощью неплавящегося вольфрамового электрода. К преимуществам сварки TIG относятся высокая точность и широкий спектр применения. К недостаткам сварки TIG относятся трудоемкость и сложность процесса, а также проблемы с безопасностью. Обычно TIG используется для обработки CrNi или алюминия и титана, где требуется особое качество (полное оплавление, вогнутая поверхность шва и гладкий шовный шов, отсутствие разрывов при сварке, особые структурные, механические или химические свойства) сварных швов, таких как сосуды под давлением, цистерны, трубы, детали авиационных / космических / глубоководных машин или компонентов.

Сварка MIG /MAG

При сварке MIG (металл в инертном газе) используется присадочная проволока, которая постоянно подается в сварочную горелку для создания дуги, а затем плавится, образуя сварной шов. Процессы сварки MIG/MAG можно использовать для соединения деталей различной толщины и геометрии, изготовленных из разных материалов, включая сталь, алюминий и титан. Именно с этого вида сварки производители чаще всего начинают роботизацию. MIG/MAG — это универсальный процесс сварки с сопоставимо высокой скоростью наплавки, но из-за открытой дуги и особенностей переноса материала он не отличается высокой точностью. Обычно этот метод применяется для сварки углеродистой стали, реже — для сварки алюминия и хромоникелевых сплавов. Сваркой MIG/MAG сваривают большинство строительных конструкций, деталей машин, а также автомобильных и сельскохозяйственных деталей средней толщины.

Дуговая сварка под флюсом (ДСФ)

При этом способе сварки используется присадочная проволока большого диаметра. Но вместо того, чтобы заполнять газом всю зону сварки, используется только порошковый флюс, который насыпается на сварной шов. При высоких температурах флюс начинает выделять газ, который защищает свариваемые детали от окисления. Кроме того, при сварке используются специальные химические составы. Флюс подается непрерывно в процессе сварки. Для этого вида сварки существует не так много роботизированных решений из-за сложностей с подачей проволоки и флюса, а также ограничений по положению при сварке. Обычно дуговая сварка под флюсом применяется для соединения деталей большой толщины с высокой скоростью наплавки, как правило, для стыковых сварных швов с подкладкой корня и угловых швов в нижнем положении.

Лазерная сварка
Лазерная сварка — это метод соединения металлов, используемый для особо точного соединения деталей, при котором в качестве источника излучения выступает лазер. Этот вид сварки применяется в различных отраслях промышленности для соединения сложных деталей. Автоматизированные роботы позволяют получать эстетичные, ровные и гладкие швы без деформаций и искривлений. Роботы для лазерной сварки гарантируют высокую точность и производительность. Обычно используются для изготовления тонкостенных конструкций и прецизионных деталей.

Сварка труб
Большинство труб и трубопроводных изделий имеют круглую форму, поэтому для их соединения требуются изогнутые сварные швы. Строго говоря, это не разновидность сварки, а скорее часто встречающаяся на рынке потребность. Из-за разнообразия диаметров труб программирование сварочного робота-манипулятора немного сложнее, чем в случае с деталями некруглой формы.

Типы сварочных роботов. Промышленные роботы и коботы

Существует два типа роботов — промышленные роботы и роботы для совместной работы (cobots). Шестиосевые промышленные роботы используются на производстве уже давно. Коллаборативные роботы появились сравнительно недавно, их ключевым отличием является возможность совместной работы с человеком. Они оснащены специальными датчиками, которые не позволяют им причинять вред людям-коллегам. Обычно коллаборативные роботы невелики по размеру (по сравнению с человеком).

Основные области применения коллаборативных роботов — это погрузочно-разгрузочные работы, укладка на поддоны, погрузка/разгрузка и контроль. Коллаборативные роботы легкие, компактные и безопасные. Существуют также коллаборативные роботы для сварки. Однако если для вас важнее скорость и точность, выбирайте промышленных роботов. Они также лучше подходят для сварки.

Параметр	Промышленные роботы	Коботы
Безопасность	Требуется система безопасности	Безопасен, может работать рядом с человеком, оснащен датчиками, которые предотвращают столкновения и причинение вреда человеку.
Повторяемость	Типичная повторяемость ±0,03 мм	Типичная повторяемость ±0,03 мм
Точность	Высокая точность линейных и круговых траекторий	Низкая точность линейных и круговых траекторий
Скорость	В 2,5 раза быстрее	Медленнее (чтобы не навредить человеку)
Достижимость	3-4,5 м	до 2 метров в высоту
Грузоподъемность	10-2000 кг	до 20 кг
Вес и размер	Тяжелые. Обладая высокой грузоподъемностью, они могут дополнительно оснащаться тяжелым оборудованием (сварочными аппаратами, любыми техническими средствами).	Легкие, компактные и мобильные. Но на них нельзя подвешивать дополнительное тяжелое оборудование.
Дизайн	У них может быть полый манипулятор, что важно для эффективной сварки	У них нет полого манипулятора. Они часто изготавливаются из алюминия и содержат много пластиковых деталей. Нужен защитный чехол.

Параметры сварки и качество сварного шва

В системе АМ можно задать все необходимые параметры сварки, в том числе скорость сварки, рабочий угол, угол перемещения, смещения, переплетения и т. д. АМ автоматически интегрируется с источниками сварочного тока и, кроме того, позволяет задавать более точные настройки — например, определенный тип переплетения для вертикальных швов, который обычно не поддерживается роботизированными системами.

Технические условия на проведение сварочных работ (WPS), которые вы использовали для ручной сварки, необходимо адаптировать для роботов. Но в отличие от людей, роботы смогут регулярно и точно обеспечивать соблюдение необходимых стандартов и требований. Кроме того, знания о сварке, которые делают ваше производство уникальным, будут оцифрованы — они больше не будут храниться в головах самых опытных сварщиков, которые после выхода на пенсию могут забыть все свои навыки. Они будут храниться в роботизированной системе вашего предприятия и могут быть использованы на любом из ваших производственных участков.

Как мы уже отмечали, роботизированная сварка обеспечивает более высокое качество, чем ручная. Качество также проверяется с помощью визуального осмотра и испытаний. Например, ниже представлены образцы металла, изготовленные в лаборатории АМ.

Программное обеспечение для роботизированной сварки

Как мы уже упоминали, программирование роботов — один из важнейших факторов их использования. Это было основным препятствием для внедрения роботов в несерийное производство.

Существует три метода: онлайн-программирование с помощью обучающего пульта, офлайн-программирование и автономная сварка без программирования.

Онлайн-программирование
Первый метод программирования был разработан производителями роботов. С помощью обучающего пульта оператор перемещает робота в нужные положения и записывает движения, формируя таким образом все необходимые траектории движения робота. Следует отметить, что у каждого производителя роботов свой программный код и свой подход к программированию. Если программист умеет работать с роботами Fanuc, эти знания не пригодятся ему при работе с роботами Kuka или ABB. Еще один недостаток — время простоя робота. Программирование происходит внутри клетки, то есть клетка не функционирует во время программирования.

Автономное программирование
Автономное программирование решило проблему простоев роботов, перенеся процесс в виртуальную среду. Программист по-прежнему создает траектории для роботов и пишет код, но все это происходит в виртуальном двойнике роботизированной ячейки. Автономное программирование также частично решило проблему совместимости с роботами разных производителей.

Наши производственные возможности

Помимо внедрения роботизированных комплексов, мы осуществляем полный цикл создания технологических решений на нашем производстве в Белгороде:

Проектирование и изготовление поворотных механизмов и конвейеров для ванн
Производство автоматических линий шлифовки и полировки сантехнических изделий
Профессиональная интеграция с промышленными роботами KUKA
Разработка и производство систем крепления для ванн различных типоразмеров
Создание систем пылеудаления и вентиляции для чистовой обработки
Пусконаладочные работы и обучение персонала работе с комплексом

Это позволяет нам гарантировать высочайшее качество, оптимальные сроки реализации и единую ответственность за весь проект — от проектирования оснастки до программирования роботизированного комплекса.

Запросить ТКП

AM AEON

Вы готовы? Получите предложение и начните экономить прямо сейчас!

Мы ломаем стереотип, что роботизация — это дорого и сложно.
Это интегрированная экосистема, где манипулятор, двухосевой позиционер и программное обеспечение работают как единый организм. Результат — не просто автоматизация, а трансформация вашего производства.