Ключевые факторы при проектировании и интеграции роботизированной сварочной камеры

Роботизированная сварка может повысить стабильность производства и сократить объем повторяющейся ручной работы, но успешная автоматизация зависит от гораздо большего, чем просто сварочный робот.

Комплексная роботизированная сварочная ячейка объединяет робота, сварочное оборудование, оснастку, позиционирование заготовки, системы управления и меры безопасности. Если эти элементы не будут должным образом скоординированы, система может столкнуться с длительным временем цикла, сложным программированием, непоследовательным качеством сварки или частыми перебоями в производстве.

Для производителей, планирующих новую сварочную линию или модернизирующих существующий процесс, понимание ключевых факторов проектирования и интеграции имеет важное значение.

Робот должен соответствовать размерам заготовки, сварочным позициям, конфигурации горелки и требуемому производственному циклу.

Важные факторы выбора включают:

• Грузоподъемность, включая сварочную горелку и установленное оборудование

• Вылет и рабочая зона

• Требуемая ориентация инструмента

• Повторяемость и производительность движения

• Позиция монтажа

• Сварочный процесс и производственные требования

Шестиосевой промышленный робот обычно рассматривается для сварочных работ, поскольку он обеспечивает гибкость в позиционировании горелки вокруг сложных заготовок.

Модели роботов от таких производителей, какFANUC и KUKAмогут быть оценены для проектов роботизированной сварки. Соответствующая модель зависит от требуемого вылета, грузоподъемности, требований к применению и совместимости с предлагаемым сварочным оборудованием.

Выбор робота только на основе его номинального вылета или грузоподъемности может привести к трудностям, когда горелке необходимо получить доступ к ограниченным местам сварки.

Оснастка удерживает заготовку в требуемом положении во время сварки.

Плохой дизайн оснастки может привести к непоследовательному позиционированию детали, затрудненному доступу горелки и повторным регулировкам во время производства.

Подходящая оснастка должна учитывать:

• Размеры и допуски заготовки

• Метод зажима

• Доступность сварочных швов

• Воздействие тепла и брызг

• Пространство для загрузки и выгрузки

• Повторяемое позиционирование

• Требования к смене оснастки

Для повторяющегося производства особенно важно последовательное позиционирование заготовки. Даже хорошо запрограммированный робот может дать неудовлетворительные результаты, если заготовка значительно смещается или варьируется между циклами.

При наличии нескольких вариантов деталей дизайн оснастки также должен учитывать смену продукции.

Сварочный робот и сварочное оборудование должны работать вместе как интегрированная система.

В зависимости от процесса оборудование может включать сварочный источник питания, горелку, податчик проволоки, станцию очистки горелки, кабельный пакет и устройства мониторинга процесса.

Выбор должен отражать материал, толщину заготовки, тип соединения, метод сварки и требуемые производственные условия.

Расположение крепления горелки также имеет значение. Робот должен иметь возможность поддерживать требуемый угол горелки и получать доступ к сварочному шву без чрезмерного вмешательства со стороны заготовки или оснастки.

Перед покупкой оборудования подтвердите требуемые электрические интерфейсы, метод связи и функции управления с поставщиками роботов и сварочного оборудования.

Сварочный позиционер вращает или переориентирует заготовку для обеспечения более удобного доступа к сварному шву.

Позиционеры могут быть полезны, когда роботу необходимо сваривать разные стороны компонента или когда фиксированная ориентация заготовки создает затрудненные углы горелки.

При интеграции позиционера учитывайте:

• Вес и размеры заготовки

• Требуемый диапазон вращения

• Точность позиционирования

• Координация с движением робота

• Крепление оснастки

• Прокладка кабелей и коммуникаций

• Требуемое время цикла

Не каждая сварочная ячейка требует позиционера. Для более простых заготовок может быть достаточно фиксированной оснастки. Для более сложных деталей скоординированное движение робота и позиционера может улучшить доступность и стабильность процесса.

Траектория сварки должна соответствовать геометрии соединения и требуемому сварочному процессу.

Инженеры должны учитывать ориентацию горелки, позиции подхода и отхода, зазоры от столкновений, прокладку кабелей и порядок выполнения сварных швов.

Последовательность может влиять как на время цикла, так и на деформацию заготовки. Для определенных деталей порядок сварки и распределение тепла могут потребовать рассмотрения наряду с движением робота.

Автономное программирование и симуляция могут помочь оценить достижимость, выявить потенциальные столкновения и просмотреть предлагаемую компоновку ячейки перед физическим вводом в эксплуатацию.

Однако результаты симуляции должны быть проверены во время настройки и тестирования с фактическим оборудованием и заготовками.

Роботизированная сварочная ячейка часто включает в себя несколько устройств, которые должны работать в правильной последовательности.

К ним могут относиться:

• Контроллер робота

• Сварочный источник питания

• Зажимные устройства оснастки

• Позиционер

• Датчики

• Оборудование для загрузки деталей

• ПЛК

• Устройства безопасности

Например, робот не должен начинать цикл сварки до тех пор, пока заготовка не будет правильно позиционирована и не будут подтверждены необходимые условия зажима.

Последовательность управления также должна охватывать обработку неисправностей, завершение цикла, вмешательство оператора и восстановление после перебоев.

Надежная связь между роботом и периферийным оборудованием важна для стабильного производства.

Роботизированная сварка связана с рядом опасностей, включая излучение сварочной дуги, горячие поверхности, пары, искры и движущиеся механизмы.

Подходящая конструкция безопасности может включать защитные ограждения, блокировки дверей доступа, функции безопасного останова и соответствующие меры для защиты от сварочных паров и электрических опасностей.

Требуемые меры безопасности зависят от полного применения, оборудования, рабочего места и применимых норм.

Безопасность должна рассматриваться на этапе первоначальной компоновки и проектирования системы, а не добавляться только после установки робота.

Скорость движения робота не определяет общую производительность.

Полный цикл может включать загрузку заготовки, зажим, сварку, перемещение позиционера, проверку и выгрузку.

Для оценки целевого времени цикла производители должны определить каждый этап и выяснить, где могут возникнуть задержки.

Потенциальные улучшения включают:

• Сокращение ненужных перемещений робота

• Улучшение загрузки и выгрузки оснастки

• Оптимизация последовательности сварки

• Координация движения робота и позиционера

• Сокращение времени ожидания

• Планирование подходящих процедур смены

Цель состоит в том, чтобы улучшить полный сварочный процесс, а не оптимизировать робота в изоляции.

Предоставление четких деталей применения помогает поставщикам оценить требования к оборудованию и сложность интеграции.

Подготовьте следующую информацию, где это возможно:

• Чертежи и размеры заготовки

• Тип и толщина материала

• Места сварки и детали соединения

• Объем производства

• Требуемое время цикла

• Требования к сварочному процессу

• Требования к оснастке и позиционеру

• Доступное производственное пространство

• Существующее сварочное оборудование

• Требуемые интерфейсы безопасности и управления

Образцы заготовок, производственные видео и чертежи компоновки также могут помочь при технической оценке.

Успешная роботизированная сварка зависит от интеграции робота, сварочного оборудования, оснастки, позиционирующих устройств, систем управления и систем безопасности.

Выбор подходящего робота — это только первый шаг. Позиционирование заготовки, доступ горелки, последовательность сварки, связь и планирование времени цикла — все это влияет на производительность конечной системы.

Для производителей, рассматривающих автоматизацию сварки, оценка полной сварочной ячейки перед покупкой оборудования может помочь уменьшить трудности интеграции и создать более надежный производственный процесс.