EN
Системи за заварување на роботи Главни компоненти и случаи на индустриска употреба
Клучни хардверски елементи: манипулатор, контролер и извор на енергија за заварување
Три основни хардверски компоненти составуваат систем за варење со робот: манипулаторот, контролерот и изворот на енергија. Манипулаторите можат да имаат форма на роботска рака, при што најчесто се користи варијанта со шест оси. Овие компоненти вклучуваат серво-погонирани зглобови и редуктори со висока прецизност за овозможување на движење со висока точност. Овие раце исто така можат да контролираат 3D патеки за варење, што ги прави многу универзални при решавање на проблеми со варење кои вклучуваат голем број на различни врски и големини. Контролерот управува со сите операции и е многу брз во реагирањето на промените што се случуваат во текот на процесот на варење. Тој прима инструкции од вградените програми (или од уреди за учење) и управува со роботскиот систем за извршување на операциите за варење. Изворот на енергија за варење создава и одржува лак за варење за завршување на врските. Во текот на операцијата за варење, тој контролира гасната заштита, брзината на подавање на жицата за варење, како и струјата и напонот за варење. При тоа се зема предвид типот на врска што се обработува, дебелината и типот на металот, како и техниката за варење која е најсоодветна за дадената примена. Комбинацијата на овие компоненти создава високо сигурно и автоматизирано решение за варење. Овие системи за варење со робот се користат за производство на автомобилски склопови и голема машинерија, структурни рамки и компоненти, како и за извршување на задачи за варење кои бараат висок степен на постојаност на квалитетот.
Интеграција на софтвер и периферни уреди: системи за вид, сензори и интерфејси за безбедност
Современите фабрики се составени од низа хардверски компоненти и интелигентни софтверски решенија. На пример, системите водени со видеонаблюдение се способни да најдат тешки врски и да следат шавови кои постојано се движеат, користејќи калибрирани камери и системи за детекција на рабови. Овие системи можат самостојно да рекалибрираат своите патеки и така го олеснуваат корисникот од рачно извршување на оваа постапка секој пат. Сензорите за процесот можат да комуницираат промени во нивоата на напонски лакови, како и мерки на топлина и струја до централниот контролер. Овој контролер е способен да внесува промени во процесите за помалку од една секунда. Производителите исто така ќе интегрираат системи кои ги исполнуваат стандардите ISO 10218 и RIA 15.06 и кои го спречуваат движењето на машината за заштита на операторот кога тој се наоѓа на одредено растојание од машината. Овие компоненти се светлосни завеси, специјално сертифицирани PLC-системи и резервни кола за авариско исклучување. Во студија објавена минатата година во списанието Journal of Manufacturing Systems се наведува дека интеграцијата на сите напредни компоненти во една фабрика довела до производствен процес кој го намалил бројот на дефекти кај заварките од просечно 37 на нула, а фабриката работела побрзо.
Важни соображения при избор на систем за варилни роботи
Размислете за типот на врска, дебелината на материјалот и очекуваниот волумен на производство
Изборот на соодветниот систем вклучува разбирање на спецификите на захтевите за заварување. За заварувачки работи како што се многукратните филетни заварувања или жлебните заварувања со тесни зазори се потребни роботи способни да извршат сложени движења и прецизни заварувања. Сепак, за производство на едноставни лап заварувања може да биде доволен поедноставен систем. За материјали со дебелина помала од 3 мм, за да се спречи пробивањето на материјалот, може да се користи метод за намалување на топлината, како што е употребата на импулсно GMAW заварување или употребата на заварувачки ласер во комбинација со друг процес. За делови со дебелина поголема од 25 мм, повеќе соодветни се заварувачки методи кои користат брзо полнење и виткање. И волуменот на производството е значаен фактор при донесувањето на одлука. Производителите кои произведуваат повеќе од 10.000 единици месечно може да пронајдат дека е постојано поефикасно да купат брзи 6-осни роботи кои вградуваат следење на шавови и други автоматизирани функции. Напротив, производителите со помали волумени на производство, но поголема разновидност на производи, може да имаат поголема корист од модуларно и флексибилно решение. Според извештајот на „Fabricators Journal“ од минатата година, околу 30% од проблемите со роботското заварување се резултат на неподдржана форма на јојнт за капацитетите на роботот. Затоа, многу важно е од самото почеток да се утврдат вистинските захтеви за заварувачката примена.
Капацитет на товар, досег и повторлива точност за прецизно заварување
Капацитетот за товар мора да ги вклучува сите опреми, кабели и прикачени алатки. Во зависност од работата, барањата за товар можат да бидат околу 5 кг за стандардни задачи на лакно заварување. Достигот го определува волуменот на просторот во кој системот може да работи. Проектите за изградба на бродови обично бараат хоризонтален достап од 3 метри или повеќе, додека проектите што вклучуваат собирање на компоненти, како што е работата на автомобилски делови, бараат само 1,4 до 1,8 метри. Најзначаен фактор е повторливоста — прецизноста со која роботот може да се врати на истата позиција со иста точност, а спецификациите можат да бидат многу строги. Примените во аерокосмичката индустрија и за медицински уреди имаат цел за производствени толеранции од ±0,05 мм. Системите со способност да одржуваат термална позиција од 150 степени Целзиус исто така елиминираат потребата од поправка поради термално поместување. Извештајот за производство на IMTS од 2023 година покажува дека кога достигот и повторливоста се ефикасно дизајнирани, потребата од комплексни системи за фиксирање на работните делови се намалува за 27%, а бројот на дефекти се намалува за 40%.
Прилагодување на системот за варење со робот во производствениот тек
Дизајн на ќелијата, приклучоци и интеграција на PLC
Пред да започнете со обидите за интеграција на заварочните ќелии, мора да ги дизајнирате ќелиите според вистинскиот работен тек. Осигурете се дека сте планирале распоред со минимум 1,5 пати поголемо растојание од максималниот досег на вашиот робот околу вашето заварочно работно место. Тоа ќе задоволи безбедносните и одржувачките барања според ANSI RIA R15.06. Исто така, олеснува транспортот на материјали околу работното место и дава повеќе простор за вашите техничари. Термичкото ширење на фиксатурите е голем проблем. Прекомерно чврстото клинче на алуминиумските и нерѓосливите челични фиксатури предизвикува повеќето, околу 15%, од заварочните проблеми, според скорошната истражувања на FabTech 2023. За успешна интеграција, потребно е да се решат комуникациските прашања со ПЛК-овите. Повеќето земји користат EtherCAT или Profinet, што овозможува побрза комуникација помеѓу ПЛК-овите, системите за вид и контролерите на роботите. Ова исто така го намалува времето потребно за поставување на задача за интеграција за околу 40% и ја зголемува вкупната ефикасност на производствените линии.
Модуларното фиксирање користи базни плочи и локатори за олеснување на брзата ре-конфигурација за различни семејства на делови
Еден од начините за спречување грешки што бил прифатен е употребата на повратни врски кои користат сензори. Пример е употребата на сензори за близина, кои можат да детектираат дали делот е присутен пред да започне следниот работен циклус
Интегрираното управување со кабли се состои од насочени напојувања, сигнали и гас со екранирани носачи со заштита од напонска оптеретеност, за намалување на електромагнетните сметки (EMI) врз контролни сигнали
Обука на вработените и планирање на очекуваниот временски период за враќање на инвестицијата од моментот на завршување на промената
За роботизираната автоматизација да биде успешна, вештините на луѓето и соодветната опрема се еднакво важни. Со обуката што ја нудиме на тимот за одржување и заварувачите, тие можат да извршат една од најважните деструктивни задачи во новиот процес: менување на параметрите за оптимизација на задачата и отстранување на неисправностите на опремата. Оваа обука ги намалува времената за премин кон нова продукција за до 30%. Во примена на заварувачката автоматизација, очекуваниот принос на инвестицијата зависи од неколку фактори, вклучувајќи го очекуваното намалување на трошоците за работна сила за заварување од 75 американски долари по човек-час, намалување на отпадот, постојан квалитет на сите заварени производи и можноста за проследување на секој производ низ целиот производствен процес. Врз основа на нашето искуство со многу различни примени и компании, очекуваме принос на инвестицијата внатре во 18 до 24 месеци од стартувањето, под услов да е изградена соодветната инфраструктура и да се имплементирани поддржувачки процеси.
Рамки за компетентност со сертификати на нивоа врз основа на функциите на работното место (на пр., оператор кој напредува кон програмер, а потоа кон интегратор)
Користење на технологијата дигитален близнак, што овозможува дигитални симулации за овозможување на офлајн планирање на патеката и програмирање без судири без да се прекинува производствената линија
Воведување на OEE табли за прикажување на вистинската спореди планираната продукција во однос на времето на лакот, достапноста, перформансите, квалитетот и загубите
Планираното, проактивно одржување го подобрува просечното време помеѓу неуспесите за 35%. Платформите за анализа на заварување, кои анализираат шарите на разбрызгување, менувањето на напонот и брзината на движење, намалуваат стапката на отпад за 22% кај мешаната продукција.
Постигнување оптимални перформанси и долготрајна поука за вашиот систем за заварувачки роботи
Планирано одржување и прилагодување на параметрите на лакот
Постигнувањето на доверливи резултати потекнува од вршењето на потребното одржување, а не од чекање да се расипат компонентите. Ова вклучува следење на спецификациите за мазење на оските и извршување на одржување на серво-моторите и кабелите на струјниот колосек. Според истражувањето од 2023 година (препорачано цитирање), ова всушност елиминира околу половина од сите неочекувани исклучувања. Друга важна задача е прилагодувањето на параметрите за заварување според потребата.
Подобренија засновани на податоци со користење на OEE надзор и аналитика за квалитетот на заварувањето
Во контекст на надзорот на OEE, она што го разгледуваме е доверливоста, која надминува нејзината репрезентација како метрика за одржување и вклучува потенцијалот за раст преку постојано подобрување. Системот регистрира податоци каде што лачните соединувања се одржуваат во подолги временски периоди, ги идентификува проблемите кога завршниот ефектор одстапува од предвидената патека и ги регистрира инцидентите на топлинска претовареност. Со користење на овие податоци, системот ги поврзува перформансите на операцијата со перформансите на други операции кои извршуваат иста задача и идентификува потенцијални проблеми пред да се зголемат. Во областа на заварувањето, вештачката интелегенција ги проширува своите способности кон испитување на промените во формирањето и однесувањето на заварувачкиот расип. Таа ги поврзува проблемите со расипот, трошењето на дюзата и ерозијата на контактниот врв, како и протокот на гас. Производствените објекти со различни искуства во производството пријавуваат приближно 40% намалување на просечното време за поправка, а стапката на прифаќање од прв пат за завршено заварување надминува 98%, што стана нова норма.
Често поставувани прашања
1. Кои се основните компоненти на систем за варилни роботи?
Системот за варилни роботи се состои од три основни компоненти: манипулатор, контролер и извор на варилна енергија. Овие компоненти работат заедно за да извршат автоматизирани варилни задачи со висока прецизност и постојаност.
2. Како софтверот го поддржува системот за варилни роботи?
Софтверот, во комбинација со хардверот, ја зголемува перформансата на системите за варилни роботи. Подобри варилни резултати, пократко време за поставување и можноста за исполнување на безбедносните барања можат да се постигнат со употреба на системи за вид, сензори и безбедносни интерфејси.
3. Кои фактори се важни при избор на систем за роботско варење?
Факторите што треба да се разгледаат при избор на систем за роботско варење се типот на варилните врски, дебелината на материјалите што треба да се спојат, големината на производствената серија, како и потребниот товар, достигливиот опсег и повторливост.
4. Кои се предностите од интеграцијата на варилните роботи?
Предностите од интеграцијата на варилните роботи се можноста за дизајнирање на распоредот на ќелијата, приклучоците и комуникацијата со PLC. Добро интегрираните системи резултираат со поскратено време за поставување, зголемена ефикасност во работниот тек и своевремено постигнување на оперативните цели.
5. Како може да се зголеми перформансот и доверливоста на варилните роботи?
Поповерливи и подобри по перформанси варилни роботи можат да се добијат ако планираното одржување се комбинира со точна регулација на параметрите на лакот. Вршењето на подобренија засновани на анализа на OEE и проценка на квалитетот на варењето може да резултира со континуирано подобрување.