Роботы для сварки: обзор сварочных роботизированных комплексов, устройство промышленных роботов-манипуляторов, особенности роботизации сварки

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.

Р​​обот-сварщик – что это?

Робот-сварщик имеет антропоморфную конструкцию с шестью осями подвижности и фактически повторяет строение человеческой руки.

Сварочная кибер-установка размером с человеческий рост несет нагрузку до 200-300 кг, динамично и точно передвигается (с точностью до +/- 0,01 мм), может работать 24 часа в сутки 7 дней в неделю при среднем сроке эксплуатации до 20 лет.

Наиболее популярные методы сварки металлов, которые доступны роботам:

  • точечная (RWS);
  • дуговая порошковой проволокой;
  • дуговая Arc Welding;
  • дуговая под флюсом Flux Cored Arc Welding (FCAW);
  • TIG сварка – сварка тугоплавким вольфрамовым электродом в среде инертного газа;
  • MIG сварка, когда в качестве изолирующей среды выступает инертный газ (гелий, аргон);
  • MAG сварка с применением активного газа (азота, углекислого газа);
  • газовая Gas Welding Oxyacetylene Welding – ацетиленовая сварка;
  • лазерная сварка (LBW).

Гибридные версии могут объединять несколько видов сварки.

Что входит в состав роботизированной установки:

  • управляемая «рука»;
  • сварочное оборудование (горелка, лазер);
  • шкаф управления;
  • датчики положения, поиска;
  • панель управления;
  • автоматизированная станция очистки;
  • позиционер для деталей;
  • кондукторы для подачи заготовок;
  • системы освещения и вентиляции;
  • система безопасности: ограждение и контроль доступа;
  • софт для перепрограммирования, удаленного редактирования и создания программ управления;
  • другое, в зависимости от вида установки.
Читайте также:  Сварочный пост - монтаж и обслуживание оборудования

То есть, робот-сварщик – это целый комплекс устройств, объединенных «умным» интерфейсом.

Робота можно быстро и легко перепрограммировать, заново настроить и откалибровать, если цели и задачи производства изменятся.

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.

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.

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.

Технология роботизированной сварки

Технологический процесс применения роботизированной сварки
Для выбора метода роботизированной сварки должны быть серьезные предпосылки, основа которых – серьезное промышленное производство штампованной сборки. Для реализации сварочных задач автоматами подразделяют следующие виды сварки:

– электрическая дуговая сварка в защитной газовой среде плавким и неплавящимся электродом;

– сварка электрической дугой под слоем флюса или шлака;

– сварка пламенем плазменной фактуры;

– сварка лазером;

– комбинированный гибридный вид сварки с применением деформирующих вальцов;

– промышленные роботы для сварки точечно.

Ремонт сварочных аппаратов, ремонт различных типов сварочного оборудования
Сварочные аппараты любого вида, инверторные или полуавтоматы – качественное оборудование, но рано или поздно наступает момент для его ремонта и удаления возникших неисправностей. Читайте подробнее о ремонте сварочных аппаратов.

О технике работы и мерах предосторожности при работе со сварочным карандашом читайте здесь.

Все эти методы характерны для собственных видов производства и оставляют различное исполнение и качество сварочного шва. Все методы подразумевают использование оборудования и расход материалов, поэтому есть целесообразность проведения регулярных технических осмотров и обследований оборудования.

Читайте также:  Автоматическая сварка: технология, разновидности

Ярчайшим примером роботизированной техники для сварки является манипуляторная электродуговая цеховая сварка.

Данный способ и качество проведения работ во многом зависит от следующих компонентов:

– сварочная проволока и ее состав;

– вид используемого газа-протектора;

– равномерность подачи присадочной или сварочной проволоки;

– подвод нулевого провода от источника тока к заготовке;

– перепад температуры в рабочем цеху;

Огромное значение имеет и вид металла, его качество и плавильные характеристики, наличие каверн и разнотолщинности.

Настройка роботизированного сварочного комплекса

Настройка и калибровка роботизированного сварочного комплекса
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.

Термитная сварка. Технология производства, характеристика
Термитная сварка — варочные работы, при которых используется термитный состав — порошковая смесь из алюминиевой или магниевой пудры, которая в равных пропорциях смешивается с металлической окалиной и присадочными горючими элементами металлического происхождения.

Почему лазерная резка металла применяется на большинстве линий промышленного производства? Читайте здесь.

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.

Настройка координационной системы так же очень важна поскольку отвечает за пространственное передвижение шарнирного манипулятора с большой траекторией возможных движений.

Принцип работы

Схема, по которой устроены сварочные роботы, по большей части, идентична для всех. Она меняется в зависимости от типа устройства. Однако можно выделить общие черты.
База механизма — своеобразная “рука” — подвижное соединение нескольких металлических суставов.
На конце “руки” находится непосредственно сварочная головка. Сам же робот подключен к пульту с нужным программным обеспечением. Отметим, программа управления пишется отдельно для каждого проекта, что позволяет более тонко настроить машину. Однако настраивать робота можно и в интуитивно понятном режиме «Режиме обучения» Когда мы берем робота за горелку рукой и просто показываем траекторию, или обучаем его по точкам.

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.
Читайте также:  Водородная сварка: изготовление горелки своими руками и электролизный сварочный аппарат

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.

Роботизированный комплекс — мираж или реальность?

Ещё не так давно многие и не догадывались, что в скором будущем автоматизация производств позволит значительно сократить привлечение рабочих для выполнения трудоёмких и вредных процессов. Одним из ярких примеров является сварочный робот.

Желаете купить сварочного робота?

Да, вы попали по адресу. Наша компания проектирует и изготавливает РТК на основе робототехники Fanuc. Для создания каждого комплекса разрабатывается индивидуальный проект в соответствии с конкретными задачами. Именно поэтому внедрение робототехники является реальной возможностью увеличить производительность предприятия и сделать его высоко рентабельным, повысить конкурентную способность и идти впереди конкурентов. 

Мы можем поставить промышленных роботов для сварки с различными технологиями: Tig, Mig-Mag, Laser hybrid, контактная сварка.

Еще несколько лет назад вы думали, что роботизированные комплексы — это эксклюзив, но на самом деле Вы уже давно пользуетесь результатами их труда. Например:








Этот пример – реально спроектированная и произведенная нами система. Более подробно познакомиться с этим проектом Вы можете по ссылке.

Преимущества робота перед профессиональным сварщиком

Квалифицированные сварщики должны заниматься сложной работой, а не
однотипной. Эту работу сможет выполнять сварочный робот!

Параметры сравнения;Высококвалифицированный сварщик;Сварочный роботСопоставимая производительность;3 (в среднем 1 робот заменяет 3-х сварщиков);1 Стоимость в год;зп 50 000 ₽ в мес *3 сварщика * 12 мес. = 1 800 000 ₽;25 000 $ или 1 896 745 ₽ (с НДС при курсе 1 $=75,87 ₽) Налоги; Налоговая нагрузка на работодателя составит 43,2% от зп. 1 800 000 ₽ * 43,2 = 777 600 ₽;Возмещение НДС 20%, 1 1 896 745 ₽ / 120 * 20 = 316 124,17 ₽ Итого затраты в год;2 577 600 ₽;1 580 620,83 ₽Экономия составит минимум 996 979,17 ₽ или 38,6 % с одного робота за 1 год!

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.


Источники

  • https://stroy-podskazka.ru/svarka/primenenie-robotov/
  • https://robotec.ru/solutions/2-robotizirovannye-svarocnye-resenia
  • https://svarkaprosto.ru/oborudovanie/svarochnyy-robot
  • http://www.irobs.ru/svarka/
  • https://metallmaster.org/shkola-svarschika/svarochnyjj-robot.html
  • https://vc.ru/tech/173130-professiya-svarshchika-uhodit-v-proshloe
  • https://robot.weldix.ru/

[свернуть]

Ссылка на основную публикацию