EN
Ce este un sistem de roboți de sudură? Definiție, funcție principală și importanță în industrie
Un sistem de robot sudură constă dintr-un braț robotic, o sursă de energie pentru sudură, un pistol de sudură și un controler/software de operare, toate acestea permițând unui sudor să execute suduri automate. Spre deosebire de mașinile industriale de sudură, care necesită încă prezența unui operator pentru monitorizarea procesului de sudură, un sistem de robot sudură poate efectua operațiuni de sudură fără supravegherea operatorului. Beneficiul esențial al unui sistem de robot sudură constă în executarea operațiunilor de sudură programate pentru a atinge un grad de reproductibilitate pe care sudura manuală nu îl poate realiza. Un sistem de robot sudură este capabil să realizeze chiar mii de sarcini repetitive de sudură și să mențină o variație minimă între sarcinile finalizate. Un sistem de robot sudură poate efectua sarcini de sudură cu o penetrare constantă și cu o îmbinare sudată constantă și rezistentă.
Industria modernă obține beneficii cuantificabile dintr-un sistem de robot sudură, bazate pe aceste patru cerințe obligatorii ale producției:
Productivitate: Un sistem de robot sudură poate finaliza sarcinile de sudură cu 30–50 % mai rapid decât un sudor uman. În plus, timpul de ciclu al unui sistem de robot sudură este constant, deoarece sistemul nu se obosește.
Calitate: Se obține o consistență a rezultatelor, iar rata de defecte este redusă cu până la 90 % pentru sudurile care necesită un volum mare.
Siguranță: Un sistem de robot sudură elimină personalul din expunerea la fumul de sudură, radiația UV și leziunile cauzate de eforturi repetitive.
ROI: Un robot sudură reduce rebuturile și orele suplimentare și se amortizează în termen de 12–24 luni, deoarece nu mai este necesară forța de muncă calificată anterior.
Combinarea acestor factori explică de ce automatizarea sudurii a devenit o componentă esențială a infrastructurii necesare pentru construirea unui avantaj competitiv pe piața globală, în domenii care variază de la industria auto și aerospace până la echipamente grele.
Componentele cheie ale unui sistem de robot sudură: echipamente hardware, software și cerințe de integrare
Un sistem de robot de sudură aplică o combinație de echipamente specializate și software pentru automatizarea proceselor de îmbinare. Aceste componente trebuie să fie armonizate pentru a asigura siguranța, consistența și reproductibilitatea optime în funcționarea sudurii.
Componente hardware esențiale: braț robotic, sursă de alimentare pentru sudură, torță de sudură, poziționator și sistem de siguranță
Brațele robotizate, de obicei cele cu șase axe pe care le vedem atât de des, oferă tipul de mișcare necesar pentru a poziționa exact torcele de sudură acolo unde este nevoie. Aceste sisteme se conectează la unități specializate de alimentare cu energie pentru sudură, care controlează parametri precum nivelul de tensiune, intensitatea curentului și formele de undă, pentru a menține arcul de sudură stabil pe tot parcursul procesului. În ceea ce privește materialele reale de sudură, sistemul de torcă gestionează fie sârma de umplutură pentru sudura MIG, fie electrozii neconsumabili speciali utilizați în sudura TIG, precum și debitul gazului de protecție. Poziționatoarele de piese de prelucrat au, de asemenea, un rol important aici, deoarece înclină sau rotesc piesele pentru a permite un acces mai bun la îmbinări și pentru a profita de forța gravitației atunci când este necesar să se mențină o pictură de sudură. Siguranța este integrată în sistem sub forma cortinelor de lumină care blochează accesul în zonă, a butoanelor de oprire de urgență plasate strategic și a gardurilor montate în jurul zonelor periculoase. Toate aceste măsuri de siguranță respectă standardele industriale, cum ar fi ISO 10218-1 și ANSI/RIA R15.06, pentru a asigura siguranța utilizatorilor care lucrează cu sistemul.
Sistemele de control al mișcării sunt cuplate cu panouri de programare manuală, simulare de programare offline și protocoale de feedback în timp real.
Pendulele de programare permit programarea traseului de sudură prin intermediul operatorilor care desenează direct traseele pe sistem, la postul de lucru. Programarea offline poate fi realizată cu software de simulare, cum ar fi FANUC ROBOGUIDE și ABB RobotStudio. Acestea permit inginerilor să programeze și să testeze planuri solide de traseu fără a opri producția operațională pentru fluxul de lucru. Sistemele de comandă a mișcării includ funcții adaptive de corecție a traseului, care fac ca sistemul să se ajusteze automat în cazul pieselor nesigure. Acestea efectuează corecții minime de-a lungul unei sau mai multor axe. EtherNet/IP și PROFINET sunt sisteme de feedback și control în timp real. Acestea monitorizează și controlează în timp real tensiunea și curentul la sudura cu arc și la sudura pe muchie. Ele permit corectarea proceselor de sudură pentru a îndeplini calitatea specificată cu o toleranță de ±0,1 milimetri. Soluțiile software moderne integrează echipamente fixe și echipamente inteligente care răspund în timp real nevoilor liniei de producție.
Procese automate de sudură: Selectarea proceselor de sudură — jet de metru, laser, sudură prin rezistență; procesul de sudură în cadrul procesului de sudură este o etapă esențială
Procesul industrial de sudură automatizat asociat unui sistem de robot de sudură influențează calitatea produsului, viteza de producție și costurile operaționale. Pentru producțiile în volum mare cu oțel structural gros și aluminiu, sudura MIG este potrivită. Sudura TIG, care oferă control asupra arcului electric și generează o cantitate minimă de sfrânturi, a devenit metoda preferată în domeniile aerospațial, medical și în alte aplicații care implică materiale subțiri de precizie. Pentru sudarea bornelor bateriilor din vehiculele electrice, unde căldura și viteza sunt factori critici, sudura cu laser este metoda preferată, deoarece poate fi de până la 10 ori mai rapidă decât sudura tradițională cu arc. Industria auto continuă să utilizeze sudura prin punctare cu rezistență pentru construcția caroseriei automobilelor, deoarece un singur vehicul poate necesita până la 3.500 de puncte de sudură individuale, executate cu o precizie strictă a temporizării și a presiunii, în milisecunde. La alegerea procesului de sudură adecvat, producătorii trebuie să ia în considerare materialul de sudură și grosimea îmbinării, volumul de producție, proprietățile materialelor de sudură și cerințele post-sudură.
Opțiunile de arhitectură robotică includ: brațe articulare cu 6 axe, sisteme portale și roboți colaborativi (cobots).
La selectarea roboților de sudură, restricțiile de spațiu, greutățile de ridicare și nivelul necesar de precizie sunt unele dintre considerentele care trebuie luate în calcul. Roboții articulați cu șase axe sunt cei mai potriviți pentru trasee dificile. Gândiți-vă la sudarea circumferențială a țevilor de-a lungul traseelor acestora sau la asamblarea cadrelor pentru vehicule. Aceste mașini pot repeta o poziție cu o precizie de 0,05 milimetri și au o manipulare completă a încheieturii mâinii. Pe de altă parte, sistemele cu structură de tip portal oferă o soluție diferită. Deși sunt extrem de rigide, pot avea o lungime de până la 15 metri. Ele pot fi utilizate pentru proiecte mari care acoperă mai multe zone de construcție, cum ar fi ridicarea unei turbine eoliene mari sau a unei nave. Roboții colaborativi (cobots) sunt utili pentru proiecte mai mici, unde o persoană trebuie să rămână în raza de acțiune a lucrării. Cobots-urile folosesc forțe limitate la articulații și sunt ușor de programat. Multe ateliere nu necesită nicio pregătire specială pentru a le utiliza. Multe instalații combină brațe robotice tradiționale cu poziționatoare motorizate care rotesc componente grele sau de formă neregulată. Acest lucru oferă o bună flexibilitate, deși este încă necesară o planificare atentă, deoarece capacitățile de încărcare variază între 3 kg și 500 kg, iar distanțele de lucru se situează între 1 metru și 4 metri, în funcție de configurație.
Factorii critici de succes pentru implementarea unui sistem de robot sudură
Integrarea sistemului de robot sudură: închiderea decalajului dintre implementarea hardware și cea software
Succesul implementării sistemului depinde de cât de armonios se aliniază hardware-ul și software-ul. În fiecare an, revista Automation World subliniază faptul că o treime din întârzierile apărute în cadrul instalărilor de roboți se datorează problemelor cauzate de incompatibilitatea hardware-ului. Companiile trebuie să execute simulări cu „gemel digital” pentru a determina modul în care controlerele lor interacționează cu senzorii și echipamentele de sudură înainte de procesul de instalare. Cortinele de lumină, de exemplu, necesită teste în condiții reale pentru verificarea măsurilor de siguranță, nu teste de laborator. Adoptarea unei abordări modulare privind protocoalele standard este benefică. Utilizarea OPC UA împreună cu logica standard IEC 61131-3 pentru o comunicare flexibilă între componentele sistemului permite producătorilor să mențină sistemul modular și scalabil pe tot parcursul actualizărilor majore ale automatizării fabricii. Totuși, planificarea insuficientă a integrării are costuri ridicate, în special în industria sudurii, lăsând o mulțime de probleme.
Considerente legate de forța de muncă: instruirea operatorilor, perfecționarea competențelor de întreținere și managementul schimbării
Noile sisteme au succes doar dacă persoanele care interacționează cu ele sunt pregătite. Angajații trebuie să înțeleagă scopul unui sistem și să se adapteze cerințelor tehnice ale acestuia. Operatorii trebuie să se simtă confortabil atunci când folosesc o consolă de programare (teach pendant) și software-ul de programare. Personalul de întreținere trebuie să înțeleagă noile competențe necesare pentru a evalua durata de viață a controlerilor conectați în rețea. Angajații răspund pozitiv la restructurarea organizațională. Unele companii au observat chiar că s-a obținut o îmbunătățire de 40% în viteza de implementare prin utilizarea metodelor de instruire interdisciplinare. Actualizările frecvente și programate ale setărilor sistemului mențin angajații și sistemul sincronizați și îmbunătățesc funcționarea întregii organizații. Angajații devin apărători ai îmbunătățirilor operaționale pe întregul sistem.
Întrebări frecvente
Ce este un sistem de robotizare pentru sudură?
Un sistem de robot sudură este o soluție automatizată de sudură care integrează software, brațe robotizate, montaje pentru torțe și surse de alimentare pentru sudură.
De ce sunt utilizate sistemele de robot sudură în industrie?
Sistemele de robot sudură sunt utilizate în industrie pentru îmbunătățirea calității, productivității, siguranței și a rentabilității investiției (ROI), inclusiv eficiența în timp și precizia, precum și reducerea erorilor umane în aplicațiile care implică un număr mare de suduri.
Care sunt elementele unui sistem de sudură automatizat?
Un sistem de sudură automatizat constă din brațe robotizate, surse de alimentare pentru sudură, torțe de sudură, poziționatoare pentru sudură și elemente de siguranță, împreună cu software.
Ce metode de sudură sunt automatizate cu ajutorul acestor sisteme?
În funcție de calitatea, viteza și costul cerute pentru aplicație, aceste sisteme pot fi utilizate cu automatizarea sudurii MIG, TIG, laser și prin puncte de rezistență.
Ce probleme trebuie abordate în cadrul automatizării sistemelor de sudură?
La implementarea automatizării sistemelor de sudură, integrarea, instruirea, interoperabilitatea sistemelor și gestionarea schimbărilor din locul de muncă sunt de o importanță deosebită.