EN
Vad är ett svetsrobotsystem? Definition, huvudsaklig funktion och betydelse inom industrin
Ett svetsrobotsystem består av en robotarm, en svetskraftkälla, en svetslång och en styrenhet/operativprogramvara, vilka alla möjliggör att en svetsare utför automatisk svetsning. Till skillnad från industriella svetsmaskiner, som fortfarande kräver att en operatör är närvarande för att övervaka svetsprocessen, kan ett svetsrobotsystem utföra svetsoperationer utan operatörsövervakning. Den viktigaste fördelen med ett svetsrobotsystem är att utföra programmerade svetsoperationer för att uppnå en repeterbarhet som manuell svetsning inte kan åstadkomma. Ett svetsrobotsystem kan utföra till och med tusentals upprepade svetsuppgifter och bibehålla minimal variation mellan de slutförda uppgifterna. Ett svetsrobotsystem kan utföra svetsuppgifter med konsekvent penetrering och en konsekvent, stark svetsfog.
Den moderna industrin har en mätbar fördel av ett svetsrobotsystem baserat på dessa fyra obligatoriska krav inom tillverkningen:
Produktivitet: Ett svetsrobotsystem kan slutföra svetsuppgifter 30–50 procent snabbare än en mänsklig svetsare. Dessutom är cykeltiden för ett svetsrobotsystem konstant, eftersom systemet inte tröttnar.
Kvalitet: Resultatens konsekvens uppnås och felgraden minskar med upp till 90 procent för svetsningar som kräver hög volym.
Säkerhet: Ett svetsrobotsystem tar bort personal från exponering för svetsrök, UV-strålning och återkommande belastningsskador.
Avkastning på investering (ROI): En svetsrobot minskar utslängning och övertid och betalar sig själv inom 12–24 månader, eftersom tidigare kvalificerad arbetskraft inte längre krävs.
Kombinationen av dessa faktorer är anledningen till att svetsautomatisering har blivit en integrerad del av infrastrukturen för att bygga ett konkurrensfördel i den globala marknaden för branscher från bil- och luftfartsindustrin till tung utrustning.
Viktiga komponenter i ett svetsrobotsystem: Hårdvara, programvara och integrationskrav
Ett svetsrobotsystem använder en kombination av specialiserad hårdvara och programvara för automatisering av fogprocesser. Dessa komponenter måste samordnas för att säkerställa optimal säkerhet, konsekvens och upprepelighet i svetsarbetet.
Viktiga hårdvarukomponenter: Robotarm, svetskraftkälla, svetspistol, positionerare och säkerhetssystem
Robotarmar, vanligtvis de sexaxliga modellerna som vi så ofta ser, ger den typ av rörelse som krävs för att placera svetspistolerna exakt där de behövs. Dessa system ansluts till specialiserade svetskraftenheter som styr saker som spänningsnivåer, strömstyrka och vågformer för att hålla svetsbågen stabil under hela processen. När det gäller de faktiska svetsmaterialen hanterar pistolsystemet antingen MIG-svetsfyllnadstråd eller de speciella icke-förbrukningsbara elektroderna som används vid TIG-svetsning, samt styr flödet av skyddsgas. Arbetsstyckepositionerare har också en roll här, eftersom de lutar eller roterar delar för att möjliggöra bättre tillträde till fogar och utnyttja gravitationen när en svetsbad ska hållas på plats. Säkerhet är integrerad i systemet genom ljusförhänge som förhindrar tillträde till området, strategiskt placerade nödstoppknappar samt säkerhetsstängsel runt farliga områden. Alla dessa säkerhetsåtgärder följer branschstandarder, såsom ISO 10218-1 och ANSI/RIA R15.06, för att säkerställa säkerheten för användare som arbetar med systemet.
Röreldestyrningssystem är kopplade till handledarpaneler, off-line programmeringssimulering och protokoll för realtidsåterkoppling.
Undervisningspendanter möjliggör programmering av svetsvägar genom att operatörer kan rita vägar direkt i systemet vid arbetsplatsen. Off-line-programmering kan utföras med simuleringsverktygsprogramvara som FANUC ROBOGUIDE och ABB RobotStudio. Dessa verktyg gör det möjligt for ingenjörer att programmera och testa robusta vägplaner utan att stoppa den driftsmässiga produktionen för arbetsflödet. Rörelsestyrningssystem inkluderar adaptiva vägkorrektionsfunktioner, vilket innebär att systemet automatiskt justerar sig för inkonsekventa delar. Det utför mikroskopiska justeringar längs en eller flera axlar. EtherNet/IP och PROFINET är realtidsåterkopplingsoch styrsystem. De övervakar och styr ljusbågssvets- och sömspänning samt ström i realtid. De möjliggör korrigering av svetsprocesserna för att uppnå den specificerade kvaliteten inom ±0,1 millimeter. Modern programvarulösningar integrerar fasta maskiner och smart utrustning som svarar på fabriksgolvens behov i realtid.
Automatiserade svetsprocesser: Välja svetsprocesser – Mетеr Wік jet, laser, motståndssvetsning genom svetsprocessen är ett avgörande steg inom svetsprocessen
Den industriella automatiserade svetsprocessen som är kopplad till ett svetsrobotsystem påverkar produktkvaliteten, produktionshastigheten och driftskostnaderna. För högvolymsproduktioner med tjock strukturstål och aluminium är MIG-svetsning lämplig. TIG-svetsning, med kontroll över ljusbågen och minimal sprutning, har blivit den föredragna metoden inom luft- och rymdfart, medicinsk teknik och andra områden där precision krävs vid svetsning av tunnväggiga material. För svetsning av batterilappar i eldrivna fordon, där värme och hastighet är avgörande, är lasersvetsning den föredragna metoden, eftersom den kan vara upp till tio gånger snabbare än traditionell ljusbågssvetsning. Bilindustrin fortsätter att använda motståndspunktsvetsning för karosseribyggnad, eftersom en enda bil kan kräva 3 500 enskilda svetspunkter, utförda med exakt kontroll av tid och tryck inom millisekunder. Vid val av lämplig svetsprocess måste tillverkare ta hänsyn till svetsmaterialet och fogtjockleken, produktionsvolymen, svetsmaterialets egenskaper samt kraven på efterbehandling av svetsen.
Alternativ för robotarkitektur inkluderar: 6-axliga artikulerade armar, portalkranar och samarbetsrobotar (cobots).
När man väljer svetsrobotar måste flera faktorer beaktas, bland annat utrymmesbegränsningar, lyftvikt och den nödvändiga precisionen. Sexaxliga artikulerade robotar fungerar bäst för komplicerade banor. Tänk på exempelvis rörsvetsning längs rörledningar eller montering av ramverk för fordon. Dessa maskiner kan upprepa en position med en noggrannhet på 0,05 millimeter och har full kontroll över sin handled. Å andra sidan erbjuder portalkranssystem något annat. Trots att de är mycket styva kan de sträcka sig upp till 15 meter i längd. De kan användas för storskaliga projekt som omfattar flera byggnadsområden, till exempel vid konstruktion av stora vindkraftstorn eller fartyg. Samarbetande robotar (cobots) är användbara för mindre projekt där en person måste hållas inom räckhåll av arbetsområdet. Cobots använder begränsade ledkrafter och är lätta att programmera. Många verkstäder behöver ingen särskild utbildning för att kunna använda dessa. Många installationer kombinerar traditionella robotarmar med motoriserade positionerare som roterar kring tunga eller oregelbundet formade komponenter. Detta ger god flexibilitet, även om noggrann planering fortfarande krävs eftersom lastkapaciteten varierar mellan 3 kg och 500 kg och räckvidden ligger mellan 1 meter och 4 meter beroende på konfiguration.
Kritiska framgångsfaktorer för implementering av ett svetsrobotsystem
Integration av svetsrobotsystem: Att stänga klyftan mellan hårdvaru- och mjukvarudistribution
Lyckan med systemdistribution beror på hur sömlöst hårdvara och programvara samverkar. Varje år påpekar Automation World-magasinet att en tredjedel av fördröjningarna vid robotinstallationer kan tillskrivas problem som härrör från hårdvaruinkompatibilitet. Företag måste köra digitala tvilling-simuleringar för att fastställa hur deras styrutrustning kommunicerar med sensorer och svetsutrustning innan installationsprocessen påbörjas. Ljusförhänge, till exempel, kräver fälttester för att kontrollera säkerhetsåtgärder, snarare än laboratorietester. Att anta en modulär ansats till standardprotokoll är fördelaktigt. Genom att använda OPC UA tillsammans med logiken i IEC 61131-3-standarden för flexibel kommunikation mellan systemkomponenter kan tillverkare behålla sitt system modulärt och skalbart under stora uppgraderingar av sin fabriksautomation. Otillräcklig integrationsplanering medför dock höga kostnader, särskilt inom svetsbranschen, vilket leder till ett stort antal problem.
Arbetsstyrkans överväganden: Operatörsutbildning, underhållsmedarbetares kompetensutveckling och förändringshantering
Nya system lyckas endast om de personer som interagerar med dem är förberedda. Anställda måste förstå syftet med ett system och anpassa sig till dess tekniska krav. Operatörer måste känna sig trygga med att använda en handledningspendant och programmeringsprogramvara. Underhållspersonal måste förstå den nya kompetens som krävs för att bedöma livslängden hos nätverkskopplade styrdon. Arbetstagare reagerar positivt på organisatorisk omstrukturering. Vissa företag noterade till och med att en 40 % förbättring av implementeringshastigheten uppnåddes genom användning av tvärvetenskapliga utbildningsmetoder. Regelbundna, schemalagda uppdateringar av systeminställningar håller anställda och system i synk och förbättrar driften i hela organisationen. Anställda blir förespråkare för operativa förbättringar i hela systemet.
Vanliga frågor
Vad är ett svetsrobotsystem?
Ett svetsrobotsystem är en automatiserad svetslösning som integrerar programvara, robotarmar, brännaruppsättningar och svetskraftaggregat.
Varför används svetsrobotsystem inom industrierna?
Svetsrobotsystem används inom industrierna för att förbättra kvalitet, produktivitet, säkerhet och avkastning på investeringen (ROI), inklusive tidsbesparingar och precision samt minskning av mänskliga fel vid applikationer med stort antal svetsar.
Vilka komponenter ingår i ett automatiserat svetssystem?
Ett automatiserat svetssystem består av robotarmar, svetskraftkällor, svetsbrännare, svetspositionerare och säkerhetskomponenter, tillsammans med programvara.
Vilka svetsmetoder kan automatiseras med dessa system?
Beroende på den krävda kvaliteten, hastigheten och kostnaden för applikationen kan dessa system användas för automatisering av MIG-, TIG-, lasersvetsning och motståndspunktsvetsning.
Vilka frågor bör tas upp vid automatisering av svetssystem?
När automatisering av svetssystem implementeras är integration, utbildning, systemens samverkansförmåga och hantering av förändringar på arbetsplatsen av yttersta vikt.