Robotické svařování a typy: 7 důležitých funkcí

Co je robotické svařování ? | Robotické svařování

Robot Welding využívá mechanizované programovatelné nástroje (Roboty), které usnadňují úplnou automatizaci svařovacího procesu jak vedením svaru, tak manipulací s komponentou. Robotické svařování nachází široké uplatnění v odporovém bodovém svařování a obloukovém svařování, které se týká vysoce produkčních jednotek, jako je automobilový průmysl. Ne každý automatizovaný svařovací proces nutně odpovídá robotickému svařování, protože často zahrnuje lidský zásah. Mnoho automatizovaných svařovacích procesů vyžaduje, aby člověk připravil materiály, které mají být svařeny, například proces svařování elektrickým obloukem.

Robotický svařovací stroj Svařovací robot v automobilovém průmyslu

Robot Welding je jednou z nejnovějších aplikací robotiky, protože začala až v 1980. letech. Začalo to s použitím v bodovém svařování a již si stanovilo velení nad téměř dvaceti procenty průmyslových robotických aplikací. Dvě důležité součásti robotického systému, které se používají při svařování robotů, jsou manipulátor, který je mechanickou jednotkou, a ovladač, který se také nazývá mozek robota. V dalších částech se dozvíme o různých typech robotického svařování a způsobu, jakým využívají automatizované mechanizované nástroje.

Proces robotického svařování využívá ve svém naváděcím systému buď předem naprogramované souřadnice polohy, nebo strojové vidění. Využití těchto mechanizovaných nástrojů prostřednictvím robotického svařování přináší lepší přesnost, opakovatelnost a propustnost ve srovnání s tradičními částmi vybavení.

Jak funguje Robot Welding?

Roboti se používají v jakémkoli procesu s cílem provádět úpravy, aby vyhovovaly automatizaci. Podobně Robot Welding využívá mnoho nástrojů, které v ručním ekvivalentu chybí. Je důležité vědět, že programování používané lidmi se liší od programování strojů pro robotické svařování.

Typické konfigurace

Existují dvě hlavní verze robotického svařování založené na konfiguraci a designu. U přímočarých typů platí robotické rameno se může pohybovat ve třech rozměrech, zatímco kloubové verze se mohou pohybovat ve více rovinách. Plnicí drát je dodáván robotovi pomocí podavače drátu podle potřeby pro svařovací práci. Kov se taví vysokoteplotním hořákem a roztavený kov se umístí na konec ramene, následovaný svařovacím procesem. Robotické svařování je výhodné oproti tradičnímu ručnímu svařování, protože proces svařování probíhá v uzavřeném prostoru. Nahrazuje tedy lidské dělníky při teplotách tisíců stupňů a udržuje je v bezpečí.

Odborníci s certifikací od American Welding Society nebo AWS jsou stále povinni zůstat v těsné blízkosti strojů, aby se předešlo jakýmkoli chybám, ke kterým dojde v průběhu akce, protože stroje mohou snadno selhat. Americká společnost pro svařování certifikuje jak ruční svářeče, tak operátory robotických svařovacích ramen.

Proces robotického svařování Robotické svařovací systémy

Operátor používá ke konfiguraci ovladače operátorský přívěsek. Tento software vytváří nové programy, tlačí na rameno a upravuje provozní parametry. Obsluha zahájí svařování stisknutím tlačítek na servisním boxu. Nástroj robotického ramene se zahřívá, aby roztavil kov a spojil součásti dohromady. Podavač drátu dodává podle potřeby více kovového drátu do paže a hořáku. Když je čas na pájení další části, rameno tlačí hořák k čističi, aby odstranil veškeré kovové stříkance z ramene, které by jinak na místě ztuhly.

Roboty specifické pro obloukové svařování jsou menší a méně nákladné. Nedávno je vyrobila řada výrobců robotů. Prodej robotických svařovacích systémů se zlepšil v důsledku nižších nezbytných kapitálových výdajů. Dalším nedávným pokrokem ve svařovací robotice je příchod sedmiosých robotů, kteří mají v dolním rameni další osu, která poskytuje větší flexibilitu při spotřebě málo prostoru.

Portálový svařovací robot

Typické konfigurace svařovacího robota pro obloukové svařování jsou shrnuty níže:

Senzory pro robotické svařování obloukem přicházejí v různých tvarech a velikostech. Senzory jsou rozděleny do dvou skupin na základě jejich funkcí: mechanická a geometrická. Mechanismus spočívá v určování stability procesu měřením procesních parametrů procesu, jako je napětí oblouku, proud, rychlost posuvu drátu, otáčení hořáku atd. Geometrický je kategorizován pro vyhledávání svarů, sledování švů a skutečné časově adaptivní proces svařování a měřítko geometrických parametrů svarového spoje (např. velikosti vzdálenosti, změny velikosti svaru, odchylka od nominálního směru a změny orientace).

Průmyslové svařovací roboty | Svařovací roboty v automobilovém průmyslu Robot pro svařování automobilů

Typické senzory pro svařování robotickým obloukem

Robotická svařovací buňka

Robotický svařovací gramofon

Typy svařovacího robota

Robot Welding je prostředek k automatizaci postupu, jehož výsledkem je vyšší přesnost, menší množství odpadu a rychlejší výroba. Níže je stručně diskutováno hlavně sedm typů svařovacích procesů:

Robotické Svařování obloukem

• Mezi elektrodou a kovovou základnou se vytváří intenzivní teplo.
• Ke splnění a vzájemnému promíchání výše uvedených dvou částí se vytváří teplota přibližně 6500 stupňů Fahrenheita.
• Po ochlazení kovový spoj ztuhne do stabilního spojení.
• Ideální pro velké množství spojených kovů se zvýšenou přesností.

Robotické bodové svařování

• Ideální pro spojování kovů, které odolávají proudu.
• Obvykle se vyžaduje pro spojování plechových rámů v karoserii automobilu.
• Jedná se o variantu odporového svařování.

Robotické odporové svařování

• Mezi kovovými kousky, které mají být spojeny, prochází proud, aby se vytvořila kaluž tepla.
• Ideální pro ekonomické požadavky na svařování robotů.
• Nejlepší pro projekty tepelného zpracování.

Robotické svařování TIG

• Ideální pro scénáře vyžadující vysokou úroveň přesnosti.
• Toto bylo také uznáno jako „GTAW - plynové wolframové obloukové svařování“.
• Mezi wolframovou elektrodou a kovem se vytváří elektrický oblouk.

Robotické MIG svařování

• Proces vysoké depoziční rychlosti, který je rychlý a přímý.
• Zahrnuje nepřetržité podávání drátu směrem k zahřátému hrotu svaru, který taví drát, což umožňuje větší povrchovou plochu pro odkapávání roztaveného kovu.
• Ideální tam, kde je žádoucí jednoduchost a rychlost.

Robotické laserové svařování | Robotický laserový svařovací stroj

• Laserové světlo je dodáváno prostřednictvím optického kabelu přes robotickou řezací hlavu, která spojuje jednotlivé kusy.
• Ideální pro těžko dostupná místa svaru.
• Často se používá při vysokém využití objemu, které vyžaduje přesnost.
• Většinou se vyskytuje v automobilových součástech, klenotnickém průmyslu, biomedicínských aplikacích a jejich přesných aplikacích.

Robotické plazmové svařování

• Extrémně vysoké teploty se vytvářejí průchodem ionizovaných plynů přes měděnou trysku.
• Poskytuje flexibilitu díky lepšímu nastavení rychlosti a teploty.

Automatický pneumatický svařovací robot

• To je dobré pro plechové aplikace.
• Tento proces vyžaduje méně času.

Rameno svařovacího robota | Návrh zařízení

Ať už je to systém pro svařování nebo jiné aplikace, robot je jen jednou součástí automatizačního systému založeného na robotech. Několik komponent a funkcí je společných pro všechny systémy, bez ohledu na to, o jakou aplikaci se jedná. Některé ze společných komponent nalezených ve všech systémech jsou -

1. Ovládací prvky, komunikace a uživatelské rozhraní
2. Pneumatika, senzory a elektrické součásti
3. Bezpečnostní systémy
4. Periferní zařízení
5. Kabel a jeho správa
6. Robot

Jak naprogramovat robotického svářeče?

Programování robotického svařování

Programování robotického svařování se velmi liší od toho, jak normální vědec programuje kód v počítači. Z důvodu času potřebného ke konfiguraci posunu produktových řad; robotické svařování bylo dosud omezeno na velkoobjemové aplikace. Pro programátory také nastavení robotické svářečky vyžaduje rozsáhlé zkušenosti s programováním a postupy nejsou intuitivní. Níže uvádíme pět hlavních výzev programování robotického svařování:

1. Počítačové řídicí systémy robotů se liší od jednoho výrobce k druhému a od jednoho modelu k druhému, a nejedná se tedy o intuitivní způsob výuky robota. Řídicí systémy jsou natolik univerzální, že zatímco lze naučný přívěsek použít pomocí joysticku, šipky se používají k posouvání svářeče robota.
2. Programování svařovacího robota vyžaduje domorodé vyrovnání ke každému kloubu a kusu ramene, přičemž se berou v úvahu změny v oblouku a úhlu kloubu.
3. Rychlost pro každý koordinovaný pohyb vyžaduje vhodnou specifikaci zrychlení a zpomalení každého kloubu.
4. Je třeba se naučit další návrh programu, proto mohou roboti být schopni použít senzor jako I / P a O / P jako binární signál, aby si vybrali robotické programování a mohli provádět konkrétní úkoly.
5. Pokusem a omylem lze získat zkušenosti a v některých letech konečně zvládnout programování robotické svářečky.

Proč je robotické svařování důležité?

Výhody svařování robotem

• Roboti nevyžadují přestávky nebo přestávky na omlazení jako lidé. Pro generování energie pro práci nevyžadují časté vypnutí. Robotické svařování tak může fungovat delší hodiny při vyšších rychlostech, a proto předčí druh produkce, který produkuje lidská práce.
• Robotické svařování probíhá v uzavřeném prostoru, který udržuje lidskou práci na uzdě. Lidské bytosti tedy nepotřebují zůstat v kontaktu s vysokými teplotami a dramatickým oslněním obloukem procesu svařování, což ještě více zvyšuje jejich bezpečnost v pracovním prostředí. Zranění a poškozené vybavení mohou naopak způsobit společnosti obrovskou ztrátu.
• Robotické svařování pracuje naprogramovaným způsobem, a proto vykazuje vysokou míru opakovatelnosti a také zvýšenou přesnost výstupu. Snižuje každou možnou šanci na lidskou chybu v průběhu akce.
• Přesnost na vysoké úrovni umožňuje robotovi generovat méně spár a počet kusů poškozených během procesu se také do značné míry snižuje. To také umožňuje minimální lidský zásah a společnosti mohou ušetřit peníze najímáním menších zaměstnanců.

Problémy a výzvy spojené s robotickým svařováním

Nevýhody svařování robotů

Přestože je robotické svařování výhodné, má určité nevýhody, které by za určitých okolností mohly tyto výhody zastínit.

• Pokud používáte firmu, která používá robotické svářeče, očekává se, že náklady na dopravu budou nižší. I když byste chtěli sami investovat do vybavení a kvalifikovaných operátorů, téměř jistě přijdete o peníze. Jednotlivé podniky, které nemusí mít speciální svařovací zařízení, by nedokázaly ospravedlnit vysokou prodejní cenu robotických svářečů.
• Výhodou robotů, kteří se chovají spolehlivěji než u lidí, je nevýhoda. Lidé mají schopnost reagovat na neobvyklé okolnosti způsobem, který roboti nemají. Pokud robotická svářečka vyžaduje úpravu, musí operátor zastavit provoz a přeprogramovat stroj. To prodlužuje čas potřebný pro ambicióznější projekty.
• Konfigurace robotického ramene může u menších projektů trvat déle než proces svařování. Lidský svářeč by mohl dokončit proces rychleji u menších úkolů, ale to záleží na velikosti projektu a rychlosti programování operátora.
• Bez ohledu na adaptivní design lidských činů nemůže robotika samy činit samostatná disciplinární rozhodnutí a musí být doplněna použitím senzorů a funkčního řídicího schématu.
• Z důvodu prostorových omezení je robotické svařování obtížné na určitých místech, jako jsou tlakové nádoby, vnitřní nádrže a lodní těla.

Často kladené otázky (FAQ)

Jaká je polarita při svařování?

Svařovací proud je téma, které se nejčastěji vyskytuje ve třídě svařování. Elektrody ve svařovacích strojích jsou obvykle označeny AC nebo DC, což určuje polaritu svařovacího proudu. Stejně jako indukce napětí způsobená magnetickým tokem v transformátoru má dva póly, elektrický obvod, který vzniká při zapnutí svařovacího stroje, má také dva póly - kladný pól a záporný pól.

Volba polarity určuje kvalitu a pevnost svaru. Pokud je zvolená polarita možná, může dojít k velkému rozstřiku a poškození kovu nesprávným proniknutím. Elektroda-záporná polarita se nazývá přímá polarita, zatímco elektroda-pozitivní se označuje jako obrácená polarita.

Hlubší penetrace lze dosáhnout obrácenou polaritou. Na druhou stranu lze vyšší rychlosti nanášení a rychlého tavení dosáhnout přímou polaritou.

Potřebujete být svářečem, abyste mohli provozovat automatizovaného svářeče?

Ruční svařování vs Robotové svařování

Svařování, i když je manuální prací, vyžaduje vysokou úroveň vzdělání a dovedností. To je místo, kde Robot Welding přichází na pomoc a do značné míry snižuje lidské chyby. Menší chyby způsobují menší škody a tím i menší finanční ztrátu společnosti.

Automatické svařování prošlo dlouhou cestou a je nyní mnohem jednodušší cvičit, než tomu bylo dříve. Protože robot zvládá velkou část schopností potřebných pro ruční svařování, pracovníci bez zkušeností se svařováním se snadno naučí obsluhovat robotické svařovací buňky.

Co je systém sledování švů svařovacího robota?

Nejprve pochopíme, co je sledování švů. Sledování švů, známé také jako sledování spojů, znamená sledování v reálném čase těsně před nanesením svaru. To umožňuje nejen změny trajektorie robota nebo systému, ale také adaptivní regulaci, jako je změna napětí, posuvu drátu nebo rychlosti jízdy, aby se změnil tvar svarové housenky.

Metody řízení svařovacího hořáku v tradičních poloautomatických svařovacích procesech vyžadují ruční nastavení svařovacího hořáku, upevněného ve vzdálenosti od obrobku. Tento proces funguje dobře po krátkou dobu a poskytuje vyšší geometrickou podobnost. Existují však také situace, kdy je ruční vyladění svařovacího hořáku nemožné nebo se pro obsluhu stává nudnou prací.

To je důvod, proč mnoho výrobců obrací výrobce na zařízení pro sledování svarových švů, aby během svařování konkrétně sledovali vztah hořáku k obrobku, což snižuje zpětnou vazbu obsluhy a zvyšuje účinnost svaru a výstupní objem.

Také čtení:

• Efektivní výpočty ohniskové vzdálenosti
• Příklady konvekce
• Příklad dynamické rovnováhy
• Je dynamická rovnováha difúze
• Typy kladek
• Proč se vitaminu D často říká sluneční vitamin
• Kritické aplikace tlumení
• Konstruktivní interference versus destruktivní interference
• Optický zoom vs digitální zoom
• Je bronzová tvárná

Esha Chakraborty

Mám vzdělání v Aerospace Engineering, v současné době pracuji na aplikaci robotiky v obranném a vesmírném průmyslu. Neustále se učím a moje vášeň pro výtvarné umění mě udržuje nakloněnou k navrhování nových inženýrských konceptů.
S tím, že roboti v budoucnu nahradí téměř všechny lidské činy, rád svým čtenářům jednoduchým, ale poučným způsobem přiblížím základní aspekty předmětu. Rovněž bych rád udržoval aktuální informace o pokroku v leteckém a kosmickém průmyslu současně.