Klasifikace a charakteristiky svařovacích robotů
Mobilní svařovací roboty jsou roboty, které provádějí svařovací práce, a skládají se převážně ze dvou částí: samotného robota a svařovacího zařízení. Svařovací roboty se obecně dělí na bodové a obloukové svařování. Roboty lze pozorovat při práci v různých odvětvích, přičemž mobilní svařovací roboty patří mezi nejvíce používané typy v průmyslu. Takže znáte klasifikaci a vlastnosti svařovacích robotů? Podívejme se na příslušný úvod.
Vlastnosti robotů pro obloukové svařování
Roboti pro obloukové svařování většinou používají metody svařování chráněného plyny. Běžné zdroje svařovacího proudu, jako jsou tyristorové, invertorové, řízené průběhem proudu, pulzní nebo nepulzní typy, lze všechny nainstalovat na robota pro obloukové svařování. Protože řídicí skříň robota využívá digitální řízení, zatímco svařovací zdroj je většinou řízen analogově, je mezi svařovacím zdrojem a řídicí skříní nutný rozhraní.
Jeho vlastnosti lze shrnout následovně:
1. Vysoká výrobní účinnost a stabilita
l Schopnost nepřetržitého provozu: Může pracovat 24 hodin denně bez přerušení, čímž výrazně zvyšuje výrobní účinnost.
l **Stabilní doba cyklu:** Parametry, jako je rychlost svařování, rychlost podávání svařovacího drátu a trajektorie kmitání, zůstávají konstantní a nejsou ovlivněny únavou operátora ani kolísáním jeho dovedností, což zajišťuje konzistentní dobu výrobního cyklu pro každý výrobek.
2. **Vynikající konzistence kvality svařování:**
l Vysoká přesnost dráhy: Extrémně vysoká opakovatelnost (obvykle ±0,05 mm až ±0,1 mm), přesné reprodukování naučené dráhy a zabránění náhodným vadám běžným u ručního svařování, jako jsou podřez, odchylka svaru a svary s nerovnoměrným povrchem.
l Stabilní procesní parametry: Přesná regulace svařovacího proudu, napětí, délky oblouku a rychlosti svařování zajišťuje esteticky přitažlivé tvarování svaru, konzistentní proniknutí a výrazně snižuje míru oprav.
l Snížené fyzické zátěže: U náročného svařování velkých konstrukčních dílů (např. stavební stroje a lodní sekce) robot eliminuje nutnost zohledňovat fyzické limity operátora při držení svařovací hořáku a umožňuje snadné provádění dlouhodobého svařování v komplikovaných polohách.
3**Vysoká flexibilita a integrace do automatizace:**
l Rychlá přepínání: Úpravou řídicího programu lze zařízení rychle přizpůsobit svařovacím požadavkům různých výrobků, což je zvláště vhodné pro výrobní modely s mnoha variantami a malými šaržemi.
l Propojení externí osy: Obvykle vybaveno funkcí propojení pozicionéru. Robot a pozicionér (otáčecí stůl) se pohybují synchronně, přičemž svařovací hořák je stále udržován v „svislé dolní“ nebo optimální svařovací poloze, čímž je dosaženo vysoce kvalitního svařování složitých prostorových křivek.
l Integrace systému: Lze jej snadno integrovat se systémy pro náklad a vyklad, manipulačními roboty, systémy vizuálního rozpoznávání a systémy kontrolního měření kvality (např. sledování svařovacího švu laserem a monitorování tavené lázně), čímž vznikají neobsazené inteligentní výrobní jednotky nebo digitální dílny.
4. Závislost na přípravě a řízení před výrobou
l Vysoké požadavky na přesnost obrobku: Roboty pro obloukové svařování jsou zařízení typu „učení a přehrávání“ nebo spoléhají na senzory vysoce přesného měření. Pokud je přesnost umístění obrobku nízká nebo je nerovnoměrná šířka svařovací spáry, robot nemůže upravit svůj postup tak flexibilně jako lidský svařovač, což snadno vede k proražení nebo nedostatečnému proniknutí. Proto se obvykle vyžadují vysoce přesné upínací zařízení a přípravky.
l Bariéry při programování a údržbě: Ačkoli jsou k dispozici metody offline programování a učení táhnutím a umisťováním (drag-and-drop), stále vyžadují od obsluhy vysokou úroveň dovedností v programování, znalostí svařovacích procesů a odborných znalostí v oblasti údržby zařízení.
l Vysoké počáteční investice: Samotné zařízení, polohovací zařízení, upínací zařízení a přípravky, systémy bezpečnostní ochrany i následné náklady na údržbu jsou relativně vysoké.
Stručně řečeno spočívají základní charakteristiky robotů pro obloukové svařování ve stabilním, účinném a přesném provozu, čímž se výrazně zvyšuje konzistence kvality svařování a úroveň automatizace výroby. Současně však klade vyšší nároky na přesnost dříve probíhajících procesů (příprava materiálu, zkosení, montáž) i na řízení procesu a údržbu.
Charakteristiky robotů pro bodové svařování
Vzhledem k použití integrované svařovací pistole je svařovací transformátor umístěn za svařovací pistolí, a proto musí být transformátor robotu pro bodové svařování co nejmenších rozměrů. V současné době jsou nové časovače založeny na mikropočítačích, takže řídicí skříň robota může časovač přímo řídit bez nutnosti samostatného rozhraní.
Svařovací hořák bodového svařovacího robota využívá elektrický servosvařovací hořák. Otevírání a uzavírání svařovacího hořáku je poháněno servomotorem se zpětnou vazbou od kódového kotouče, což umožňuje libovolně vybrat a přednastavit stupeň otevření svařovacího hořáku podle skutečných potřeb a také plynule nastavit svírací sílu mezi elektrodami.
Vlastnosti bodových svařovacích robotů lze shrnout následovně:
1. Extrémně vysoká rychlost pohybu a krátká doba cyklu
l Rychlý pohyb: Bodové svařovací roboty obvykle používají ke pohonu střídavé servomotory, které mají extrémně vysoké zrychlení a rychlost pohybu (maximální rychlost může přesahovat 2,0 m/s), aby umožnily rychlé přeskoky mezi stovkami svařovacích bodů. 1. Extrémně
l Krátká doba cyklu: Doba svařování v jednom bodě obvykle činí pouze 1,5–3 sekundy (včetně přitlačení, přívodu proudu, udržení a pauzy). Robot je schopen mezi svařovacími body dosáhnout extrémně rychlé a přesné polohy, čímž splňuje náročné požadavky na dobu cyklu v automobilových výrobních linkách, kde každých několik desítek sekund sjede z linky jeden automobil.
2. Vysoká nosnost a konstrukce s vysokou tuhostí
l Vysoká zátěž: Roboty pro bodové svařování vyžadují integrovaný svařovací transformátor, svařovací kleště (včetně elektrodových ramen), kabely a potrubí pro vodní chlazení. Celková zátěž se obvykle pohybuje v rozmezí 100–500 kg (výrazně vyšší než 6–20 kg u robotů pro obloukové svařování).
l Zpevnění konstrukce: Vzhledem k významnému nárazu a reakčním silám vznikajícím při uzavírání svařovací svorky a aplikaci tlaku (tlak obvykle dosahuje 300–600 kgf) musí mít tělo robota i jeho zápěstí extrémně vysokou tuhost, aby se během okamžiku aplikace tlaku nezměnila poloha svařovacího bodu.
3. Integrovaná technologie svařovací pistole a servoregulace
l Integrovaná svařovací pistole: Aby se snížily ztráty v kabelech a zvýšila rychlost odezvy, používají roboti pro bodové svařování obvykle integrované svařovací pistole s transformátorem (transformátor a svařovací pistole jsou integrovány) přímo upevněné na zápěstí robota.
l Servopoháněná svařovací pistole (poháněná servomotorem): Moderní vysoce výkonné roboty pro bodové svařování široce využívají servopoháněných svařovacích pistolí, které mají významné výhody oproti tradičním pneumatickým svařovacím pistolím:
² Delší životnost elektrod: Přesná regulace rychlosti uzavírání elektrod snižuje rozstřik způsobený nárazem.
² Přesný a nastavitelný tlak: Svařovací tlak lze dynamicky upravit podle tloušťky plechu a počtu vrstev.
² Pružný zdvih: Automatická úprava zdvihu otevření podle různých obrobků eliminuje nutnost výměny válců nebo nastavování koncových spínačů.
² Monitorování kvality: Zpětná vazba v reálném čase ohledně opotřebení elektrod usnadňuje předvídanou údržbu.
4. Složité propojení externích os a prostorová dostupnost
l Spolupráce více os: Na svařovacích linkách pro karosérie automobilů (body-in-white) jsou bodové svařovací roboty obvykle propojeny se servopozicionéry nebo sedmou osou (podlahová/stropní kolejnice), aby bylo možné provádět svařování ve všech polohách u velkých a složitých zakřivených ploch, jako jsou karoserní panely, střechy a podlahové desky.
l Schopnost vyhýbání se překážkám: Komplexní konstrukce karosérie vozidla a vysoký počet bodových svarů (typické vozidlo má 3000–5000 bodových svarů) vyžadují od robota složité schopnosti plánování dráhy, aby nedošlo k interferenci mezi svařovací pistolí a karosérií vozidla či uchycovacími zařízeními v omezeném prostoru.
5. Vysoká závislost na nástrojích, uchycovacích zařízeních a integrování systémů
l Přesné polohování: U bodového svařování je povolená velmi malá mezera mezi svařovanými díly. Aby byla zajištěna kvalita svaru (průměr svarového jádra, stupeň proniknutí), jsou obvykle vyžadována vysoce přesná svařovací uchycovací zařízení, která úplně zajistí svařovaný díl a zabrání vzniku mezer nebo nesouososti během aplikace tlaku.
l Složitost systému: Pracovní stanice pro bodové svařování robotem integruje nejen samotného robota, ale také chladicí systém s vodním chlazením (chlazení transformátoru svařovací pistole a elektrod), brusku elektrod (automatické broušení hlavy elektrody za účelem udržení vodivosti), svařovací řídicí jednotku a skupinový řídicí systém (řízení časování dodávky elektrické energie při současném provozu více robotů, aby nedošlo ke kolísání napětí v síti).
6. Inteligentní a online monitorování kvality
l Adaptivní kompenzace: Moderní roboty pro bodové svařování disponují adaptivními funkcemi, které řeší opotřebení elektrod, změny tloušťky svařovaných dílů a rozvětvení proudu. Na základě sledování parametrů, jako je dynamický odpor a posun elektrody, dokážou v reálném čase upravit velikost svařovacího proudu a dobu působení tlaku.
l Sledovatelnost kvality: Svařovací parametry pro každý svařovací bod (proud, tlak, čas, počet cyklů opotřebení elektrody) lze nahrát do systému pro řízení výroby (MES), čímž je umožněna plná sledovatelnost kvality v rámci celého životního cyklu. schopnost sledovat. Toto je běžný požadavek kvalitních systémů v automobilovém průmyslu (např. IATF 16949).
Shrnutí: Základní charakteristiky robotů pro bodové svařování lze shrnout následovně: vysoká nosnost, rychlé pohyby mezi body, přesné aplikování tlaku servosvařovacími pistolími a vysoká závislost integrace systému na nástrojích a upínacích zařízeních.
V oblasti výroby automobilů jsou roboty pro bodové svařování základním zařízením na výrobní lince karoserie (BIW). Technické výzvy spočívají nejen ve vysokozatíženém řízení pohybu robota samotného, ale také v hluboké integraci svařovacích procesů a automatizačních systémů – včetně kompenzace opotřebení elektrod, řízení spolupráce více strojů a sledování kvality svařování v reálném čase. Pokud posuzujete nasazení robotů pro bodové svařování, doporučuje se zaměřit se na: přesnost polohování obrobků, nastavení intervalu broušení elektrod a zbytečný (redundantní) návrh chladicího systému. Tyto faktory často klíčově ovlivňují dostupnost výrobní linky.
Tímto končí úvod do klasifikace a vlastností svařovacích robotů. Svařovací roboty jsou široce využívány v různých průmyslových odvětvích. Jejich vznik snížil fyzickou zátěž ruční práce, umožnil jim pracovat ve složitých prostředích, provádět nepřetržitou činnost, zvyšovat produktivitu práce a snižovat investice podniků.
