Новости в роботизираното заваряване

Механични системиСп. Инженеринг ревю - брой 9/2020 • 06.01.2021

Роботиката трансформира заваряването в напълно автоматизиран процес. Тази трансформация повишава консистентността на качеството и скоростта на заваряване и обработка на детайли, като същевременно рискът от допускане на грешки значително се намалява. Роботизираното заваряване най-често касае електродъговото заваряване – МИГ/МАГ и ВИГ заваряване, лазерно заваряване и точково заваряване. Широко прилаган метод е в промишлеността, строителството, автомобилостроенето и други отрасли.

По-високото качество, по-ниските разходи, достъпът до данни относно оборудването и процесите, получавани в реално време, са само част от предимствата, които накланят везните в полза на роботизирането на заваръчните звена в едно съвременно производство. Главната причина, която кара производителите да автоматизират процесите си, обаче е високата възвръщаемост на инвестициите. Бързата възвръщаемост се реализира чрез минимизирането на разходите за внедряване и оптимизиране на производителността, което се постига за кратко време благодарение на индустриалната автоматизация. Възможностите, които роботизираното заваряване открива, също така разширяват потенциала за инженерно конструиране, тъй като то позволява извършване на прецизни операции, с ниво на качество, каквото не би могло да се постигне при ръчно заваряване поради фактора човешка грешка.

През последното десетилетие технологиите за захранване на заваръчното оборудване се подобриха значително, предлагайки по-високи скорости на операциите и по-добро качество, по-голяма производителност и придържане към заложените изисквания. Тези постижения най-вече дават тласък на компаниите, засегнати от недостиг на квалифицирана работна ръка, тъй като много то тях търсят начини за увеличаване на производителността с по-малък състав.

Технологичните новости също така улесняват работата на персонала и в зависимост от степента на автономност на оборудването, те са проектирани да го подпомагат в различни нива на опериране, като така се спестяват разходи за обучение и време.

 

Конфигурации за роботизирано заваряване

За предприятия, които се стремят да повишат производителността при изпълнение на заваръчните операции, специалистите препоръчват внедряване на индустриални заваръчни роботи. Те представляват напълно окомплектовани заваръчни системи, способни да извършват различни видове автоматизирано заваряване с висока прецизност. Те са способни при висока скорост да произведат качествени шевове с безупречен провар. Управляват се чрез интуитивен и удобен интерфейс, което допълнително улеснява процеса.

Интегрирането на колаборативен робот за заваряване е резонен избор при рутинни, повтарящи се и времеемки операции, които изискват различно пространствено положение на детайла, за заваряване на най-вече малки до средно големи изделия, без да се допускат отклонения в показателите и нормите. Тенденциите при заваръчните коботи предвиждат шест степени на свобода и висока повторяемост. Те могат да бъдат проектирани с къса или дълга ръка в зависимост от бъдещото приложение. Конструкциите с куха китка позволяват маркучите за защитен газ и електрическите кабели да бъдат прокарани през вътрешността на ръката, като по този начин се постига по-голяма свобода на движение, компактност на инсталацията и висока ергономичност при работа. Ако роботът разполага с функция за автоматично компенсиране на промените в горелката и позицията, това може значително да намали необходимостта от ремонт и повторно обучение за траекторията.

Изключително лесното и бързо пренастройване на коботите ги прави отличен избор за автоматизация на заваръчните процеси в малки и средни предприятия с честа смяна на режимите. Предимствата на колаборативния робот за заваряване включват широк обхват от заваръчни процедури, лесно програмиране, висока мобилност благодарение на компактните размери. Обикновено за оперирането на кобота не се изискват специализирани познания за програмирането на роботизирани и CNC машини, а смяната на различни детайли и операции отнема само минути.

Колаборативността на роботите се изразява във функционалната възможност за безопасна съвместна работа с персонала или с други роботи в споделено работно пространство. Вградените сензори за безопасност предотвратяват сблъсък и автоматично преустановяват хода на робота, а след премахване на препятствието, движението се активира отново чрез удобен интерфейс.

Въпреки че се счита, че работата с коботи в обща работна среда е достатъчно безопасна и не налага използването на предпазни заграждения или ограничителни сензори, съществуват значителни разлики между коботите и традиционните промишлени роботи и индустрията не признава коботите като отделна група. Коботите са обект на същите правила за безопасност като роботите тип SCARA, шестосните и декартовите модели.

Роботите, които се използват в производството, са обект на два различни стандарта, ISO 10218-1: 2011 Роботи и роботизирани устройства - Изисквания за безопасност за индустриални роботи; и ISO 10218-2: 2011 - Част 2: Роботизирани системи и интеграция. Понастоящем не е разработен стандарт, чийто предмет да бъде изключително безопасността на коботите. За щастие има разписани доста изчерпателни насоки и съветът на специалистите е преди въвеждането на кобот в експлоатация да се направи щателна оценка на риска за конкретното работно място, като стриктно се следват предписанията в наличните насоки.

Предприятията, експлоатиращи коботи, следва да се придържат към най-приложимите инструкции, съдържащи се в стандартите ISO 10218, но освен тях през февруари 2016 г. бе публикувана техническа спецификация ISO/TS 15066, която предоставя насоки за безопасност при използването на колаборативни роботи и определя изисквания за ограничаване на силата, максимално допустима мощност и скорост на робота.

Роботизираната заваръчна клетка представлява автономна система, състояща се от заваръчен апарат, роботизирана система, манипулираща детайла, и съоръжения за обезопасяване. Има възможност клетката да е снабдена с въртяща платформа с две работни станции. Докато роботът заварява в обезопасеното пространство на клетката, върху външната работна станция могат да се подготвят и осигуряват следващите компоненти за заваряване. Това гарантира оптимална ефективност на работа. Клетките са конструирани и окомплектовани така, че единственото, което операторът трябва да направи, е да позиционира и стабилизира детайлите и да стартира заваръчния процес. Роботът осигурява постоянно високо качество на заваряване без разпръсване на искри, като скоростта на заваряване е 3 – 4 пъти по-висока в сравнение с ръчното заваряване. Софтуерът осигурява бързо програмиране на заваръчните шевове и предоставя възможност за настройка на различните параметри. От съществена важност за високата ефективност и бърза възвръщаемост на инвестицията е да бъде избран подходящ вариант на заваръчна клетка, така че конфигурацията да отговаря най-точно на конкретното приложение. Клетката отговаря на изискванията на стандартите за ефективна защита от осветяване, газове и искри. Също така разполага с интегрирана система за безопасност, включваща механични предпазни прегради и сензори.

 

Софтуерни решения и разширени възможности на интерфейса

Напредъкът в заваръчните технологии налага производителите на роботи непрекъснато да се адаптират към промените. Пример за такива нововъведения са преносът на повърхностното напрежение, регулираното отлагане на метал и режимите за студено заваряване. Разработват се специални решения например в областта на електродъговото заваряване, лазерното заваряване, спояването и рязането. Конструкциите се реализират съобразно специфичен диапазон на полезния товар и обсег на ръката така, че да се постигне оптимален баланс между прецизност и специализация на робота и удовлетворяващ нуждите широк спектър от приложения. Тези технологии предлагат различни предимства за постигане на правилно свързване с ниско топлоотдаване, но всяка използва различен подход за задаване и контролиране на параметрите. Следователно усъвършенстваните роботизирани интерфейси трябва да могат да избират, задават и настройват прецизно различните режими, налични в заваръчните апарати, а понякога условията на работа изискват да се определят най-добрите настройки в хода на самата работа.

Освен това инженерните специалисти, отговарящи за процесите по подготовка и заваряване, се нуждаят от възможност за настройване на параметрите за заваряване от единен контролен терминал, независимо дали това ще е ръчен контролер, вграден контролен панел или дистанционно устройство за управление. Добрият интерфейс трябва да бъде лесен за ползване, интуитивен и да притежава необходимата гъвкавост, за да се приспособи към всички функционалности на оборудването.

Производителите на оригинално оборудване за заваряване непрекъснато разработват нови режими на заваряване в отговор на различните нужди и видовете материали, използвани от металообработващите предприятия и фабриките за заготовки. Те създават персонализирани режими въз основа на материала и дебелината на детайлите, които трябва да бъдат съединени, защитните газове, които ще се използват, и други променливи на процеса на заваряване. Например високоякостната борна стомана е материал, който не се е използвал интензивно в автомобилната индустрия преди десет години, но днес е широко разпространена, тъй като способства за постигане на по-добри показатели за безопасност и икономия на гориво. За да се откликне на тези нужди, се разработват версии на интерфейси, които се приспособяват към различните подходи, използвани от компаниите, произвеждащи заваръчна апаратура. За някои производители например се налага да се прибегне до по-традиционен интерфейс като Ethernet I/O базиран такъв.

Водещите производители предлагат и софтуерни симулатори, които моделират както движенията на робота, така и командите за дадено приложение, значително намалявайки времето, необходимо за създаване на нови настройки за траектория. За да се гарантира минимално въздействие върху производството, клетките могат да бъдат проектирани, тествани и модифицирани изцяло офлайн. Друга оптимизация, която спестява време за триизмерно моделиране, е възможността моделите да могат да бъдат импортирани от компютър като CAD данни. Софтуерът за симулация разполага с обширна библиотека, от която потребителите могат да избират и модифицират компоненти и размери според нуждите. Симулаторите имат за цел да бъдат интуитивни и изключително лесни за използване, като за по-специфични приложения в заваряването са предвидени специализирани инструменти.

Друга съвременна тенденция, върху която разработчиците съсредоточават усилията си, е оптимизиране на софтуерните продукти за интеграция между робота и най-често използваните заваръчни апарати, за да се постигне максимално улеснено програмиране и комуникация. Обновени функционалности редуцират времето за обучение по траектория и увеличават времето в експлоатация.

Оптичното проследяване на шевовете предоставя на робота данни за действителната позиция на шева, които той използва, за да регулира програмираната траектория, така че да изпълни заваръчния шев там, където трябва, а не там, където първоначално е програмиран. Накратко, проследяването на шевовете елиминира грешки и позволява вариация съобразно детайла. Системата за проследяване на шева може значително да подобри качеството на компонентите. Тя изпълнява компенсации в двете хоризонтални посоки и по височина. Тази прецизност в траекторията на шева значително намалява процента на скрап и нуждата от преработване.

Основната част на системата за проследяване на шевовете е сензорен модул, състоящ се от сензор, комуникационни/захранващи кабели, въздушни линии за охлаждане и почистване и управление на системата (подобно на малък компютър). Контролерът обикновено е интегриран в роботизираната система. Данните за положението се изпращат към модула за управление на движението и той връща команди за необходимото отклонение от програмираната пътека.

Системите за проследяване имат цифров или аналогов интерфейс, който може да се използва за задаване на различни параметри на системата. Тези параметри включват тип свързване, конфигурации за светлинния сноп и блендата, както и за профила на шева (припокриване, изпъкване и т.н.), което позволява на системата да формулира най-добрите условия за проследяване на конкретния шев.

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top