EN
Čo je systém zváracích robotov? Definícia, hlavná funkcia a význam v priemysle
Systém zváracieho robota pozostáva z robotického ramena, zváracieho zdroja energie, zváracieho horáka a riadiaceho zariadenia/prevádzkového softvéru, ktoré spoločne umožňujú zváračovi vykonávať automatizované zváranie. Na rozdiel od priemyselných zváracích strojov, ktoré stále vyžadujú prítomnosť operátora na dohľad nad zváracím procesom, systém zváracieho robota dokáže vykonávať zváracie operácie bez dozoru operátora. Kľúčovou výhodou systému zváracieho robota je možnosť vykonávať programované zváracie operácie s opakovateľnosťou, ktorú manuálne zváranie nedokáže dosiahnuť. Systém zváracieho robota je schopný vykonať aj tisíce opakujúcich sa zváracích úloh a udržať medzi dokončenými úlohami minimálnu odchýlku. Systém zváracieho robota dokáže vykonávať zváracie úlohy s konzistentnou hĺbkou pretavenia a s konzistentným, pevným zváracím spojom.
Moderný priemysel má merateľnú výhodu zo systému zváracieho robota na základe týchto štyroch nevyhnutných požiadaviek výroby:
Produktivita: Systém zváracích robotov dokáže dokončiť zváracie úlohy o 30 až 50 percent rýchlejšie ako ľudský zvárač. Okrem toho je cyklový čas systému zváracích robotov konštantný, pretože systém sa neunavuje.
Kvalita: Dosahuje sa konzistencia výsledkov a miera chýb sa pri zváraní s vysokým objemom zníži až o 90 percent.
Bezpečnosť: Systém zváracích robotov odstraňuje personál z vystavenia zváracím fumom, UV žiareniu a poruchám spôsobeným opakujúcimi sa zaťaženiami.
Návratnosť investície (ROI): Zvárací robot zníži odpad a nadčasovú prácu a samotný sa „predá“ do 12 až 24 mesiacov, pretože už nie je potrebná doteraz vyžadovaná kvalifikovaná pracovná sila.
Kombinácia týchto faktorov je dôvodom, prečo sa automatizácia zvárania stala neoddeliteľnou súčasťou infraštruktúry na budovanie konkurenčnej výhody na globálnom trhu pre odvetvia od automobilového a leteckého priemyslu až po ťažké strojné vybavenie.
Kľúčové komponenty systému zváracích robotov: hardvér, softvér a požiadavky na integráciu
Systém zváracieho robota využíva kombináciu špeciálneho hardvéru a softvéru na automatizáciu spojovacích procesov. Tieto komponenty musia byť navzájom harmonizované, aby sa dosiahla optimálna bezpečnosť, konzistencia a opakovateľnosť pri zváraní.
Základný hardvér: robotická ruka, zvárací zdroj energie, horák, pozicionér a bezpečnostný systém
Robotické ramená, zvyčajne tie šesťosové modely, ktoré často vidíme, poskytujú pohyb potrebný na presné umiestnenie zváracích horákov tam, kde sú potrebné. Tieto systémy sa pripájajú k špeciálnym zváracím zdrojom energie, ktoré riadia napríklad úrovne napätia, veľkosť prúdu a tvar vlny, aby počas celého procesu udržali stabilný zvárací oblúk. Čo sa týka samotných zváracích materiálov, systém horáka spravuje buď plniací drôt pre MIG-zváranie, alebo špeciálne netaviace elektródy používané pri TIG-zváraní, a zároveň riadi prívod ochranného plynu. Umiestňovače obrobkov tiež zohrávajú dôležitú úlohu, keďže nakláňajú alebo otáčajú súčiastky, aby sa zlepšil prístup k zváracím švom a umožnili využitie sily tiažového poľa pri udržiavaní zváracieho kalu. Bezpečnosť je do systému integrovaná prostredníctvom svetelných opon, ktoré zabraňujú vstupu do pracovnej zóny, núdzových vypínačov umiestnených na strategických miestach a ochranných zábradlí okolo nebezpečných oblastí. Všetky tieto bezpečnostné opatrenia sú v súlade s priemyselnými štandardmi, ako sú ISO 10218-1 a ANSI/RIA R15.06, a zabezpečujú bezpečnosť používateľov pracujúcich so systémom.
Systémy riadenia pohybu sú spojené s učiacimi ovládacími panelmi, simuláciou offline programovania a protokolmi pre reálne spätné väzby.
Učiace sa ovládacie panelové jednotky umožňujú programovanie zváracích dráh tak, že operátorom umožňujú kresliť dráhy priamo v systéme na pracovisku. Offline programovanie je možné vykonať pomocou softvérových nástrojov na simuláciu, ako sú FANUC ROBOGUIDE a ABB RobotStudio. Tieto nástroje umožňujú inžinierom programovať a testovať presné plány dráh bez prerušenia prevádzkovej výroby pre účely toku práce. Systémy riadenia pohybu obsahujú funkcie adaptívnej korekcie dráhy, ktoré umožňujú systému automaticky prispôsobiť sa nekonzistentným súčiastkam. Vykonávajú jemné korekcie pozdĺž jednej alebo viacerých osí. EtherNet/IP a PROFINET sú systémy reálneho času pre spätnú väzbu a riadenie. Monitorujú a riadia napätie a prúd pri oblúkovom zváraní a po obvode švíku v reálnom čase. Umožňujú korekciu zváracích procesov tak, aby sa dosiahla špecifikovaná kvalita s presnosťou ±0,1 mm. Moderné softvérové riešenia integrujú pevné strojné zariadenia a inteligentné vybavenie, ktoré v reálnom čase reaguje na potreby výrobnej haly.
Automatické zváracie procesy: Výber zváracích procesov – metódou Wік jet, laserom, odporovým zváraním; proces v rámci zváracieho procesu je nevyhnutným krokom
Priemyselný automatizovaný zvárací proces spojený so systémom zváracích robotov ovplyvňuje kvalitu výrobkov, rýchlosť výroby a prevádzkové náklady. Pre výrobu vo veľkom objeme s hrubými konštrukčnými oceľovými a hliníkovými materiálmi je vhodné MIG zváranie. TIG zváranie, ktoré umožňuje presnú kontrolu oblúka a vytvára minimálny rozstrek, sa stalo uprednostňovanou metódou v leteckej, lekárskej a inej presnej výrobe tenkostenných materiálov. Pri zváraní kontaktov batérií v elektrických vozidlách, kde sú kritické teplo a rýchlosť, je uprednostňovanou metódou laserové zváranie, pretože môže byť až 10-krát rýchlejšie ako tradičné oblúkové zváranie. Automobilový priemysel naďalej používa odporové bodové zváranie pri výrobe karosérií automobilov, keďže jeden automobil môže vyžadovať až 3 500 jednotlivých zvarových bodov, ktoré musia byť vykonané s presnou kontrolou času a tlaku v priebehu milisekúnd. Pri výbere vhodného zváracieho procesu musia výrobcovia zohľadniť materiál na zváranie a hrúbku spoja, objem výroby, vlastnosti zváraného materiálu a požiadavky na úpravu po zváraní.
Možnosti architektúry robotov zahŕňajú: 6-osé kĺbové ramená, portálové systémy a spolupracujúce roboty (cobots).
Pri výbere zváracích robotov je potrebné zohľadniť niekoľko aspektov, ako sú obmedzenia priestoru, zdvíhacie hmotnosti a požadovaná úroveň presnosti. Najlepšie sa na ťažké dráhy osvedčujú šesťosové kĺbové roboty. Uvažujte napríklad o obvodovom zváraní rúr pozdĺž rúrových tras alebo o montáži rámov pre vozidlá. Tieto stroje dokážu opakovať polohu s presnosťou 0,05 mm a majú plnú manipulačnú schopnosť svojho zápästia. Na druhej strane systémy portálových (mostových) robotov ponúkajú iné možnosti. Aj keď sú veľmi tuhé, môžu mať dĺžku až 15 metrov. Môžu sa používať pri veľkých projektoch rozprestierajúcich sa cez viacero stavebných miest, napríklad pri výstavbe veľkej vetrovej elektrárne alebo lode. Spolupracujúce roboty (cobots) sú užitočné pri menších projektoch, pri ktorých musí byť človek v dosahu ruky od pracoviska. Cobots využívajú obmedzené sily v kĺboch a sú jednoduché na programovanie. Mnoho dielní nepotrebuje žiadne špeciálne školenie na ich používanie. Mnoho inštalácií kombinuje tradičné robotické ramená s poháňanými pozicionérmi, ktoré rotujú okolo ťažkých alebo nepravidelne tvarovaných komponentov. To zabezpečuje dobrú flexibilitu, aj keď je stále potrebné dôkladné plánovanie, pretože nosné kapacity sa pohybujú od 3 kg do 500 kg a dosah sa pohybuje medzi 1 a 4 metrami v závislosti od konfigurácie.
Kľúčové faktory úspechu pri implementácii systému zváracích robotov
Integrácia systému zváracích robotov: Zatváranie medzery medzi nasadením hardvéru a softvéru
Úspech nasadenia systému závisí od toho, ako bezproblémovo sú navzájom prepojené hardvér a softvér. Každoročne časopis Automation World uvádza, že jedna tretina oneskorení pri inštalácii robotov je spôsobená problémami vyplývajúcimi z nekompatibility hardvéru. Spoločnosti potrebujú vykonať simulácie digitálneho dvojníka, aby určili, ako ich riadiace jednotky komunikujú so snímačmi a zváracím zariadením ešte pred samotným procesom inštalácie. Napríklad svetelné opony vyžadujú skutočné polní testy na overenie bezpečnostných opatrení namiesto laboratórnych testov. Výhodné je prijať modulárny prístup k štandardným protokolom. Použitie OPC UA spolu so štandardnou logikou IEC 61131-3 umožňuje výrobným podnikom udržiavať svoj systém modulárny a škálovateľný počas hlavných modernizácií ich automatizácie výroby. Nedostatočné plánovanie integrácie však ústí do vysokých nákladov, najmä v zváracom priemysle, čo ponecháva množstvo problémov.
Zohľadnenie pracovnej sily: školenie operátorov, zvyšovanie kvalifikácie personálu pre údržbu a riadenie zmien
Nové systémy sú úspešné len vtedy, ak sú pripravení tí, ktorí s nimi pracujú. Zamestnanci musia pochopiť účel systému a prispôsobiť sa jeho technickým požiadavkám. Operátori sa musia cítiť pohodlne pri používaní učiaceho ovládača a programovacieho softvéru. Personál zodpovedný za údržbu musí pochopiť novú súbor zručností potrebných na posúdenie životnosti sieťových regulátorov. Zamestnanci pozitívne reagujú na organizačné preštrukturalizácie. Niektoré spoločnosti dokonca uviedli, že využitím medzidisciplinárnych metód školenia dosiahli 40 % zvýšenie rýchlosti implementácie. Pravidelné, naplánované aktualizácie nastavení systému udržiavajú zamestnancov a systém v súlade a zlepšujú prevádzku v celej organizácii. Zamestnanci sa stávajú zástancami operačných vylepšení v rámci celého systému.
Často kladené otázky
Čo je systém zváracích robotov?
Systém zváracích robotov je automatizované riešenie na zváranie, ktoré integruje softvér, robotické ramená, zariadenia na držanie zváracích horákov a zváracie zdroje energie.
Prečo sa zváracie robotické systémy používajú v priemysle?
Zváracie robotické systémy sa v priemysle používajú kvôli zlepšeniu kvality, produktivity, bezpečnosti a návratnosti investícií (ROI), vrátane časovej efektívnosti a presnosti, ako aj zníženia ľudských chýb v aplikáciách s veľkým počtom zvarov.
Aké sú zložky automatizovaného zváracieho systému?
Automatizovaný zvárací systém pozostáva z robotických ramien, zváracích zdrojov energie, zváracích horákov, zariadení na polohovanie zvarov a bezpečnostných prvkov, spolu so softvérom.
Ktoré zváracie metódy sa týmito systémami automatizujú?
V závislosti od požadovanej kvality, rýchlosti a nákladov aplikácie sa tieto systémy môžu používať pre automatizáciu MIG-, TIG-, laserového a odporového bodového zvárania.
Aké problémy je potrebné pri automatizácii zváracích systémov vyriešiť?
Pri implementácii automatizácie zváracích systémov je mimoriadne dôležitá integrácia, školenie, interoperabilita systémov a riadenie zmien na pracovisku.