Viršelės robotų klasifikacija ir charakteristikos
Mobilieji suvirinimo robotai yra robotai, kurie atlieka suvirinimo darbus, daugiausia susidedantys iš dviejų dalių: paties roboto ir suvirinimo įrangos. Suvarinimo robotai paprastai skirstomi į taškinio suvirinimo ir lankinio suvirinimo robotus. Robotai naudojami įvairiose pramonės šakose, o mobilieji suvirinimo robotai yra vieni plačiausiai pramonėje naudojamų tipų. Taigi, ar žinote suvirinimo robotų klasifikaciją ir jų savybes? Pažvelkime į atitinkamą įvadą.
Lankinio suvirinimo robotų savybės
Lankinio suvirinimo robotai dažniausiai naudoja dujų apsaugos suvirinimo metodus. Į robotus galima įdiegti įprastus suvirinimo maitinimo šaltinius, pvz., tiristoriais, inverteriais, bangos formos valdymu, impulsinio ar neimpulsinio tipo. Kadangi robotų valdymo skydeliai naudoja skaitmeninį valdymą, o suvirinimo maitinimo šaltiniai dažniausiai – analoginį valdymą, tarp suvirinimo maitinimo šaltinio ir valdymo skydelio reikia sąsajos.
Jo savybės gali būti suformuluotos taip:
1. Aukšta gamybos našumas ir stabilumas
l Nuolatinio veikimo galimybė: Gali dirbti 24 valandas per parą be pertraukos, žymiai padidindamas gamybos našumą.
l **Stabilus ciklo laikas:** Suvarinimo greitis, laidinio strypo padavimo greitis ir svyravimo trajektorija lieka pastovūs, nepriklausomai nuo operatoriaus nuovargio ar įgūdžių lygio svyravimų, užtikrindami kiekvieno gaminio nuoseklų gamybos ciklo laiką.
2. **Puiki suvirinimo kokybės nuoseklumas:**
l Aukšta trajektorijos tikslumo tikslumas: itin aukšta pakartojamumas (paprastai ±0,05 mm iki ±0,1 mm), tiksliai atkuriantis mokytąją trajektoriją ir išvengiant rankiniu būdu suvirinant dažnai pasitaikančių atsitiktinių defektų, tokių kaip įpjovos, suvirinimo linijos nuokrypis ir suvirinimo siūlės.
l Stabilūs procesiniai parametrai: tikslus suvirinimo srovės, įtampos, lanko ilgio ir suvirinimo greičio valdymas užtikrina estetiškai patrauklią suvirinimo formą, nuoseklią įvaržymą ir žymiai sumažina perdaromųjų darbų rodiklį.
l Sumažintas fizinis krūvis: sunkiajam suvirinimui dideliems konstrukciniams elementams (pvz., inžinerinėms mašinoms ir laivų skyriams) robotas pašalina būtinybę atsižvelgti į operatoriaus fizinį ribotumą laikant suvirinimo degiklį, lengvai atliekant ilgalaikį suvirinimą sudėtingose pozicijose.
3**Didelis lankstumas ir automatizavimo integracija:**
l Greitas perjungimas: keičiant valdymo programą, jis gali greitai prisitaikyti prie skirtingų gaminių suvirinimo reikalavimų, ypač tinka daugialypėms, mažomis serijomis organizuotos gamybos modeliams.
l Išorinės ašies sujungimas: Paprastai aprūpintas pozicionuojamojo įrenginio (posūkio stalo) sujungimo funkcija. Robotas ir pozicionuojamasis įrenginys juda sinchroniškai, visada išlaikydami suvirinimo liepsną „vertikaliai žemyn“ arba optimalioje suvirinimo padėtyje, kad būtų pasiektas aukštos kokybės sudėtingų erdvinių kreivių suvirinimas.
l Sistemos integracija: Lengvai integruojama su įkrovos ir iškrovos sistemomis, manipuliavimo robotais, vaizdo atpažinimo sistemomis bei kokybės kontrolės sistemomis (pvz., lazerinio siūlės sekimo ir lydytinės duobės stebėjimo sistemomis), kad būtų sukurta nežmoniškųjų intelektualių gamybos vienetų ar skaitmeninių dirbtuvių sistema.
4. Priklausomybė nuo gamybos pradžios paruošimo ir valdymo
l Aukštos detalių tikslumo reikalavimai: Lankuojantys suvirinimo robotai yra „mokyk ir paleisk“ tipo įrenginiai arba remiasi aukštos tikslumo jutikliais. Jei detalės įkrovimo tikslumas yra žemas arba surinkimo tarpai nevienodi, robotas negali taikyti savo technikos taip lanksčiai kaip žmogus suvirintojas, todėl dažnai susidaro perdegimai arba nepilnas suvirinimas. Todėl paprastai reikalingi aukštos tikslumo įrenginiai ir tvirtinimo įtaisai.
l Programavimo ir priežiūros kliūtys: Nors yra galimybė naudoti programavimą neprisijungus prie įrenginio ir mokymą tempdami, vis tiek operatoriams reikia aukštų programavimo įgūdžių, suvirinimo proceso žinių bei įrangos priežiūros patirties.
l Didelės pradinės investicijos: Pati įranga, pozicionieriai, įrenginiai ir tvirtinimo įtaisai, saugos apsaugos sistemos bei vėlesnės priežiūros išlaidos yra santykinai didelės.
Apibendrinant, lankinio suvirinimo robotų pagrindinės savybės yra stabilumas, efektyvumas ir tikslumas, kurie žymiai pagerina suvirinimo kokybės vientisumą ir gamybos automatizacijos lygį. Tačiau tai taip pat kelia didesnius reikalavimus aukštesnės grandies procesams (medžiagų paruošimui, kraštų apdirbimui, surinkimui) bei procesų valdymui ir priežiūrai.
Taškinio suvirinimo robotų charakteristikos
Dėl integruoto suvirinimo pistoleto naudojimo suvirinimo transformatorius montuojamas už suvirinimo pistoleto, todėl taškinio suvirinimo robotų transformatorius turi būti kiek įmanoma mažesnis. Šiuo metu naujieji laikmačiai yra mikrokompiuterizuoti, todėl robotų valdymo šaukštai gali tiesiogiai valdyti laikmatį be reikalingumo atskirai sąsajai.
Taškinio suvirinimo robotų suvirinimo pistoletas naudoja elektrinį servopistoletą. Suvarinimo pistoleto atsidarymas ir užsidarymas vykdomas naudojant servorają, o padėties valdymui naudojama kodinio disko grįžtamoji ryšio sistema, todėl suvirinimo pistoleto atvirumo laipsnis gali būti laisvai parinktas ir iš anksto nustatytas pagal faktines reikmes, taip pat elektrodų tarpusavio spaudimo jėga gali būti bežodžiai reguliuojama.
Taškinio suvirinimo robotų charakteristikos gali būti apibendrintos taip:
1. Labai didelis judėjimo greitis ir trumpas ciklo laikas
l Didelis judėjimo greitis: taškinio suvirinimo robotai paprastai naudoja kintamosios srovės servorajas, kurios pasižymi labai dideliu pagrečiu ir judėjimo greičiu (maksimalus greitis gali siekti daugiau kaip 2,0 m/s), kad būtų galima greitai peršokti tarp šimtų suvirinimo taškų. 1. Labai
l Trumpas ciklo laikas: vieno taško suvirinimo laikas paprastai trunka tik 1,5–3 sekundės (įskaitant spaudimo taikymą, energijos padavimą, palaikymą ir pauzę). Robotas gali labai dideliu greičiu tiksliai pozicijuoti tarp suvirinimo taškų, tenkindamas automobilių gamybos linijų aukštus ciklo laiko reikalavimus, kai kas keliasdešimt sekundžių linijoje išvažiuoja naujas automobilis.
2. Didelė naudingoji apkrova ir didelės standumo konstrukcija
l Didelė apkrova: taškinio suvirinimo robotai reikalauja integruoto suvirinimo transformatoriaus, suvirinimo spaustuvų (įskaitant elektrodų rankenas), laidų ir vandens aušinimo vamzdžių. Bendra apkrova paprastai svyruoja nuo 100 kg iki 500 kg (žymiai didesnė nei lankinio suvirinimo robotų – 6–20 kg).
l Konstrukcinis sustiprinimas: Kadangi suvirinimo spaustukui užsidarant ir taikant slėgį kyla didelės įtakos ir reakcijos jėgos (slėgis paprastai siekia 300–600 kgf), robotų korpuso ir riešo konstrukcija turi būti itin standi, kad būtų užtikrinta, jog suvirinimo taško padėtis nepasikeistų spaudimo taikymo akimirką.
3. Integruotos suvirinimo pistoletų ir servovaldymo technologijos
l Integruotas suvirinimo pistoletas: Norint sumažinti laidų nuostolius ir pagerinti reakcijos greitį, taškinio suvirinimo robotai dažnai naudoja integruotus transformatorių suvirinimo pistoletus (transformatorius ir suvirinimo pistoletas sujungti į vieną vienetą), kurie tiesiogiai montuojami ant robotų riešo.
l Servo suvirinimo pistoletas (valdomas servomotoriumi): Šiuolaikiniai aukštos klasės taškinio suvirinimo robotai plačiai naudoja servo suvirinimo pistoletus, kurie suteikia žymius privalumus prieš tradicinius pneumatinio valdymo suvirinimo pistoletus:
² Ilgesnis elektrodų tarnavimo laikas: tikslus elektrodų užsidarymo greičio valdymas sumažina smūgio iššokančią medžiagą.
² Tikslus ir reguliuojamas slėgis: suvirinimo slėgis gali būti dinamiškai reguliuojamas atsižvelgiant į lakštų storį ir sluoksnių skaičių.
² Lanksti eiga: automatinis atvėrimo eigos reguliavimas priklausomai nuo skirtingų detalių, todėl nereikia keisti ciliindrų ar reguliuoti ribos jungiklių.
² Kokybės stebėjimas: realiuoju laiku gaunama grąžinamoji informacija apie elektrodų ausimą, kas palengvina numanomąją priežiūrą.
4. Sudėtingas išorinių ašių susiejimas ir erdvinis prieinamumas
l Daugiaašė bendradarbiavimas: automobilių kūno (body-in-white) suvirinimo linijose taškinio suvirinimo robotai dažnai turi būti susieti su servopozicionieriais ar septintąja ašimi (žemės / lubų bėgiais), kad būtų galima suvirinti visose padėtyse didelius ir sudėtingus išlenktus paviršius, pvz., kūno plokštes, stogus ir grindų plokštes.
l Kliūčių išvengimo galimybė: sudėtinga automobilio kūno konstrukcija ir didelis suvirinimo taškų skaičius (paprastame automobilyje būna 3000–5000 suvirinimo taškų) reikalauja nuo robotų sudėtingų maršrutų planavimo galimybių, kad būtų išvengta sąlyčio tarp suvirinimo pistoleto ir automobilio kūno arba tvirtinimo įrenginių siaurose erdvėse.
5. Didelė priklausomybė nuo įrankių, tvirtinimo įrenginių ir sistemos integracijos
l Tikslus pozicionavimas: taškinis suvirinimas turi mažą leistiną darbo detalės surinkimo tarpų nuokrypį. Norint užtikrinti suvirinimo kokybę (suvirinimo taško skersmenį, įsiskverbimo laipsnį), paprastai reikia aukštos tikslumo suvirinimo tvirtinimo įrenginių, kurie visiškai fiksuotų darbo detalę ir neleistų susidaryti tarpams ar nukrypimams spaudžiant.
l Sistemos sudėtingumas: taškinio suvirinimo robotų darbo vieta integruoja ne tik robotų korpusą, bet taip pat vandens aušinimo sistemą (aušinanti suvirinimo pistoleto transformatorių ir elektrodus), elektrodų šlifavimo įrenginį (automatiškai šlifuojantį elektrodų galus, kad būtų išlaikyta laidumas), suvirinimo valdiklį ir grupės valdymo sistemą (kai veikia keli robotai vienu metu, ji reguliuoja maitinimo laiką, kad būtų išvengta elektros tinklo svyravimų).
6. Intelektualus ir tiesioginis kokybės stebėjimas
l Adaptyvioji kompensacija: šiuolaikiniai taškinio suvirinimo robotai turi adaptyviųjų funkcijų, kurios leidžia kompensuoti elektrodų nusidėvėjimą, detalių storio pokyčius ir srovės šakojimąsi. Jie gali realiuoju laiku reguliuoti suvirinimo srovę ir slėgio taikymo trukmę, stebėdami tokius parametrus kaip dinaminė varža ir elektrodų poslinkis.
l Kokybės sekamumas: kiekvienos suvirinimo vietos parametrai (srovė, slėgis, laikas, elektrodų nusidėvėjimo skaičius) gali būti įkelti į gamybos vykdymo sistemą (MES), leisdami visą gyvavimo ciklo kokybės sekimą galimybė stebėti. Tai yra dažna reikalava automobilių pramonės kokybės sistemose (pvz., IATF 16949).
Santrauka: taškinio suvirinimo robotų pagrindinės savybės gali būti apibendrintos taip: didelis naudingasis krūvis, greitas taško į tašką judėjimas, tikslus slėgio taikymas servoužtvariniais suvirinimo pistoletais ir sistemos integracija, kurios laipsnis labai priklauso nuo įrankių ir tvirtinimo įrenginių.
Automobilių gamybos srityje taškinio suvirinimo robotai yra pagrindinė įranga baltosios kėbulo gamybos linijoje. Techniniai iššūkiai kyla ne tik dėl aukštos apkrovos judėjimo valdymo pačiame robote, bet ir dėl gilaus suvirinimo procesų bei automatizavimo sistemų integravimo – įskaitant elektrodų nusidėvėjimo kompensavimą, kelių robotų bendradarbiavimo valdymą ir suvirinimo kokybės realiuoju laiku stebėjimą. Jei vertinate taškinio suvirinimo robotų taikymą, rekomenduojama susikoncentruoti į: detalių pozicionavimo tikslumą, elektrodų pergrindimo ciklo nustatymus ir aušinimo sistemos perteklinį projektavimą. Tai dažnai lemiantys veiksniai, turintys įtakos gamybos linijos veikimo laikui.
Tai baigia įvado dalį apie suvirinimo robotų klasifikavimą ir jų charakteristikas. Suvarinimo robotai plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose. Jų atsiradimas sumažino rankinio darbo fizinę apkrovą, leido jiems dirbti sudėtingose aplinkose, veikti nuolat, padidinti darbo našumą ir sumažinti įmonių investicijas.
