EN
Hvad er et svejserobot-system? Definition, primær funktion og betydning inden for industrien
Et svejserobotssystem består af en robotarm, en svejsestrømkilde, en svejsetænder og en styringsenhed/operativsoftware, hvilket alle sammen gør det muligt for en svejser at udføre automatiseret svejsning. I modsætning til industrielle svejsemaskiner, hvor der stadig kræves en operatør til at overvåge svejseprocessen, kan et svejserobotssystem udføre svejseoperationer uden operatørtilsyn. Den væsentligste fordel ved et svejserobotssystem er, at det kan udføre programmerede svejseoperationer med en gentagelighed, som manuelt svejsning ikke kan opnå. Et svejserobotssystem er i stand til at udføre endda flere tusinde gentagne svejseopgaver og opretholde en minimal variation mellem de færdige opgaver. Et svejserobotssystem kan udføre svejseopgaver med konsekvent gennemtrængning samt en konsekvent og stærk svejseforbindelse.
Den moderne industri har en målelig fordel ved et svejserobotssystem baseret på disse fire obligatoriske krav inden for fremstilling:
Produktivitet: Et svejserobot-system kan udføre svejseopgaver 30–50 % hurtigere end en menneskelig svejser. Desuden er cykeltiden for et svejserobot-system konstant, da systemet ikke bliver træt.
Kvalitet: Resultaternes konsekvens opnås, og fejlprocenten reduceres med op til 90 % for svejsninger, der kræver stor produktionsmængde.
Sikkerhed: Et svejserobot-system fjerner personale fra eksponering for svejserøg, UV-stråling og gentagne belastningsskader.
ROI: En svejserobot reducerer udskudt materiale og overarbejde og betaler sig selv inden for 12–24 måneder, fordi der ikke længere kræves tidligere specialiseret arbejdskraft.
Kombinationen af disse faktorer er grunden til, at svejseautomatisering er blevet en integreret del af infrastrukturen til at opbygge en konkurrencemæssig fordel på den globale marked for brancher fra bilindustrien og luft- og rumfart til tungt udstyr.
Nøglekomponenter i et svejserobot-system: Hardware, software og integrationkrav
Et svejserobot-system anvender en kombination af specialiseret hardware og software til automatisering af forbindelsesprocesser. Disse komponenter skal være afstemt for at sikre optimal sikkerhed, konsekvens og gentagelighed i svejseoperationen.
Hardware-essentials: Robotarm, svejsekraftkilde, svejsetørklæde, positioner og sikkerhedssystem
Robottarme, typisk de seks-akse-modeller, som vi ofte ser, giver den slags bevægelse, der er nødvendig for at placere svejsetænderne præcis, hvor de skal være. Disse systemer tilsluttes specialiserede svejsestrømforsyninger, der styrer f.eks. spændingsniveauer, strømstyrke og bølgeformer for at opretholde en stabil svejsebue gennem hele processen. Med hensyn til de faktiske svejsematerialer håndterer tændersystemet enten MIG-svejsefillertråd eller de specielle ikke-forbrugelige elektroder, der anvendes ved TIG-svejsning, samt styrer tilførslen af beskyttelsesgas. Værkstykkepositioneringsanordninger spiller også en rolle her, idet de kan kippe eller rotere dele for at sikre bedre adgang til sømme og udnytte tyngdekraften, når en svejsebad skal holdes på plads. Sikkerheden er integreret i systemet via lysgardiner, der forhindrer adgang til området, strategisk placerede nødstopknapper samt hegn omkring farlige områder. Alle disse sikkerhedsforanstaltninger overholder branchestandarder såsom ISO 10218-1 og ANSI/RIA R15.06 for at sikre brugernes sikkerhed under arbejde med systemet.
Bevægelsesstyringssystemer er koblet sammen med undervisningspendanter, offline programmeringssimulation og protokoller til realtidsfeedback.
Undervisningspaneler gør det muligt at programmere svejsebaner ved, at operatører tegner baner direkte på systemet ved arbejdsstationen. Offline-programmering kan udføres med simulationssoftware som FANUC ROBOGUIDE og ABB RobotStudio. Disse programmer giver ingeniører mulighed for at programmere og afprøve solide baneplaner uden at standse den operative produktion for workflow. Bevægelsesstyringssystemer indeholder adaptive banekorrektionsfunktioner, hvilket får systemet til automatisk at justere sig for inkonsistente dele. De foretager mindstejusteringer langs én eller flere akser. EtherNet/IP og PROFINET er realtidsfeedback- og styringssystemer. De overvåger og styrer lysbuesvejs- og søm-spænding samt strøm i realtid. De gør det muligt at korrigere svejseprocesserne for at opnå den specificerede kvalitet inden for ±0,1 millimeter. Moderne softwareløsninger integrerer faste maskiner og smart udstyr, der reagerer på fabriksgulvets behov i realtid.
Automatiserede svejseprocesser: Valg af svejseprocesser – Mетеr Wік jet, laser, modstandssvejsning gennem svejseprocessen; en væsentlig trin inden for svejseprocessen
Den industrielle automatiserede svejseproces, der er forbundet med et svejserobot-system, påvirker produktkvaliteten, produktionshastigheden og driftsomkostningerne. For højvolumenproduktioner med tykke strukturelle stål- og aluminiumsdele er MIG-svejsning velegnet. TIG-svejsning, som giver kontrol over lysbuen og minimal sprøjt, er blevet den foretrukne metode inden for luftfarts-, medicinsk- og andre præcisionsområder med tyndvæggede materialer. For svejsning af batterikontaktplader i elbiler, hvor varme og hastighed er afgørende, er lasersvejsning den foretrukne metode, da den kan være op til 10 gange hurtigere end traditionel lysbuesvejsning. Bilindustrien anvender fortsat modstandspunktsvejsning til karosserikonstruktion, idet én enkelt bil kan kræve op til 3.500 individuelle svejsepunkter, udført med præcis kontrol af tidsangivelse og tryk inden for millisekunder. Ved valg af den passende svejseproces skal producenter tage hensyn til svejsematerialet og samlingens tykkelse, produktionsvolumen, svejsematerialets egenskaber samt kravene til efterbehandling af svejsningen.
Robotarkitekturalternativer inkluderer: 6-akse artikulerede arme, portalkraner og samarbejdsrobotter (cobots).
Når der vælges svejserobotter, er pladsbegrænsninger, løftevægte og det krævede præcisionsniveau nogle af de overvejelser, der skal tages i betragtning. Det er seks-akslede artikulerede robotter, der fungerer bedst til komplekse svejsebaner. Tænk f.eks. på rørsvejsning langs rørledninger eller samling af rammer til køretøjer. Disse maskiner kan gentage en position med en nøjagtighed på 0,05 millimeter og har fuld manøvrerbarhed af deres håndled. På den anden side tilbyder gitterkonstruktionssystemer (gantries) noget andet. Selvom de er meget stive, kan de udstrækkes op til ca. 15 meter. De kan anvendes til store projekter, der strækker sig over flere byggeområder, f.eks. opførelse af en stor vindmølle-tårn eller et skib. Samarbejdsrobotter (cobots) er nyttige til mindre projekter, hvor en person skal kunne holde sig inden for rækkevidde af arbejdsområdet. Cobots anvender begrænsede leddkræfter og er nemme at programmere. Mange værksteder har ikke brug for speciel uddannelse for at bruge disse. Mange installationer kombinerer traditionelle robotarme med motoriserede positioneringsanordninger, der roterer tunge eller unormale komponenter. Dette giver god fleksibilitet, selvom der stadig kræves omhyggelig planlægning, da belastningskapaciteten ligger mellem 3 kg og 500 kg, og rækkevidden varierer fra 1 meter til 4 meter afhængigt af konfigurationen.
Kritiske succesfaktorer for implementering af et svejserobot-system
Integration af svejserobot-system: At lukke åbningen mellem hardware- og softwareimplementering
Successen med systemimplementering afhænger af, hvor sømløst hardware og software er tilpasset hinanden. Hvert år påpeger Automation World-magasinet, at en tredjedel af forsinkelserne ved robotinstallationer kan tilskrives problemer, der stammer fra hardware-inkompatibilitet. Virksomheder skal udføre digitale tvilling-simulationer for at afgøre, hvordan deres styringsenheder kommunikerer med sensorer og svejseudstyr, inden installationsprocessen påbegyndes. Lyggegardiner kræver f.eks. felttests til kontrol af sikkerhedsforanstaltninger i stedet for laboratorietests. At anvende en modulær tilgang til standardprotokoller er fordelagtigt. Ved at bruge OPC UA sammen med IEC 61131-3-standardlogikken til fleksibel kommunikation mellem systemkomponenter kan producenter holde deres system modulært og skalerbart gennem de større opgraderinger af deres fabrikautomatisering. Utilstrækkelig integrationplanlægning medfører dog høje omkostninger, især inden for svejseindustrien, og efterlader en række problemer.
Overvejelser om arbejdskraft: Operatørtræning, vedligeholdelsesopgradering og ændringsstyring
Nye systemer er kun succesfulde, hvis de personer, der arbejder med dem, er forberedt. Medarbejdere skal forstå systemets formål og tilpasse sig dets tekniske krav. Operatører skal føle sig trygge ved brug af en undervisningspendant og programmeringssoftware. Vedligeholdelsespersonale skal forstå den nye færdighedsprofil, der kræves for at vurdere levetiden for netværksstyrede kontrollere. Arbejdstagere reagerer positivt på organisatorisk omstrukturering. Nogle virksomheder bemærkede endda, at en 40 % forbedring af implementeringshastigheden blev opnået ved brug af tværfaglige træningsmetoder. Hyppige, planlagte opdateringer af systemindstillinger holder medarbejdere og system i synk og forbedrer driften på tværs af hele organisationen. Medarbejderne bliver til forkæmpere for driftsmæssige forbedringer i hele systemet.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er et svejserobot-system?
Et svejserobot-system er en automatiseret svejse-løsning, der integrerer software, robotarme, tænderopsætninger og svejsestrømforsyninger.
Hvorfor anvendes svejserobot-systemer i industrien?
Svejserobot-systemer anvendes i industrien på grund af forbedringer inden for kvalitet, produktivitet, sikkerhed og avkastning på investeringen (ROI), herunder tidsbesparelser og præcision samt en reduktion af menneskelige fejl i applikationer med et stort antal svejsninger.
Hvad er elementerne i et automatiseret svejsesystem?
Et automatiseret svejsesystem består af robotarme, svejsestrømkilder, svejsetænder, svejsepositioneringsanordninger og sikkerhedselementer samt software.
Hvilke svejsemétoder kan automatiseres med disse systemer?
Afhængigt af den krævede kvalitet, hastighed og omkostning for applikationen kan disse systemer anvendes til automatisering af MIG-, TIG-, laser- og modstandspunktsvejsning.
Hvilke udfordringer skal adresseres ved automatisering af svejsesystemer?
Når automatisering af svejseanlæg implementeres, er integration, uddannelse, systemers interoperabilitet og styring af ændringer på arbejdspladsen af afgørende betydning.