Klasifikacija in značilnosti varilnih robotov
Mobilni varilni roboti so roboti, ki opravljajo varilna dela in se sestavljajo predvsem iz dveh delov: samega robota in varilne opreme. Varni roboti se splošno razdelijo na točkovne in lokovne varilne robote. Roboti so vidni pri delu v različnih industrijskih panogah, pri čemer so mobilni varilni roboti eden najpogosteje uporabljenih tipov v industriji. Ali torej poznate razvrstitev in značilnosti varilnih robotov? Oglejmo si ustrezno predstavitev.
Značilnosti lokovnih varilnih robotov
Roboti za lokalno varjenje večinoma uporabljajo metode varjenja z zaščitnim plinom. Na robota za lokalno varjenje se lahko namestijo različne običajne varilne napetostne naprave, kot so tiristorne, invertorne, oblikovno krmiljene, impulzne ali neimpulzne naprave. Ker upravljalna omara robota uporablja digitalno krmiljenje, medtem ko je varilna napetostna naprava večinoma analogno krmiljena, je med varilno napetostno napravo in upravljalno omaro potreben vmesnik.
Njegove značilnosti se lahko povzamejo na naslednji način:
1. Visoka proizvodna učinkovitost in stabilnost
l Zmožnost neprekinjenega delovanja: Lahko deluje 24 ur na dan brez preklica, kar znatno izboljša proizvodno učinkovitost.
l **Stabilen čas cikla:** Parametri, kot so hitrost varjenja, hitrost dovoda žice in tir oscilacije, ostanejo nespremenjeni in niso odvisni od utrujenosti operatorja ali nihanja njegove spretnosti, kar zagotavlja enakomeren čas proizvodnega cikla za vsak izdelek.
2. **Odlična doslednost kakovosti varjenja:**
l Visoka natančnost trajektorije: izjemno visoka ponovljivost (običajno ±0,05 mm do ±0,1 mm), natančno ponavljanje naučene trajektorije in izogibanje naključnim napakam, ki so pogoste pri ročnem varjenju, kot so podrezovanje, odmik varilnega šiva in neravnomerne varilne nitke.
l Stabilni procesni parametri: natančna regulacija varilnega toka, napetosti, dolžine loka in hitrosti varjenja zagotavlja estetsko privlačno obliko varilnega šiva, enakomerno prodor in znatno zmanjša delež ponovnega obdelovanja.
l Zmanjšano fizično obremenitev: pri zahtevnem varjenju velikih konstrukcijskih delov (kot so stroji za gradbena dela in ladjski deli) robot odpravi potrebo po upoštevanju fizičnih omejitev operaterja pri držanju varilne gorilke ter omogoča enostavno izvedbo dolgotrajnega varjenja v zapletenih položajih.
3**Visoka fleksibilnost in integracija avtomatizacije:**
l Hitra preklop: z spremembo krmilnega programa se lahko hitro prilagodi varilnim zahtevam različnih izdelkov, kar je še posebej primerno za proizvodnjo več vrst izdelkov v majhnih serijah.
l Zunanja os povezave: Tipično opremljeno z funkcionalnostjo povezave pozicionirnika. Robot in pozicionirnik (vrtalna miza) se premikata sinhrono in pri tem vedno ohranjata varilno gorilo v »navpični spodnji« ali optimalni varilni položaju, kar omogoča visokokakovostno varjenje kompleksnih prostorskih krivulj.
l Integracija sistema: Enostavno se integrira s sistemi za nalaganje in raznalaganje, rokami za rokovanje, sistemi za vizualno prepoznavanje ter sistemi za nadzor kakovosti (npr. sledenje varilnemu švu z laserjem in spremljanje taljene kopice), s čimer tvori brezpilotne pametne proizvodne enote ali digitalne delavnice.
4. Odvisnost od priprave in upravljanja pred proizvodnjo
l Visoke zahteve za natančnost obdelovanega predmeta: Roboti za lokalno varjenje so naprave tipa »učenje in predvajanje« ali se zanašajo na visoko natančne senzorje. Če je natančnost nalaganja predmeta slaba ali če je sestavni razmik neenakomeren, robot ne more prilagoditi svoje tehnike tako gibko kot človeški varilec, kar lahko povzroči prevarjenje ali nepopolno prepenjanje. Zato so običajno potrebne visoko natančne orodja in pripravki.
l Preprečila pri programiranju in vzdrževanju: Čeprav so na voljo rešitve za izvenlinijsko programiranje in učenje z vlečenjem in spuščanjem, še vedno zahtevajo visoko raven programerskih spretnosti, znanja o varilnih procesih ter strokovnosti pri vzdrževanju opreme od operaterjev.
l Velika začetna naložba: Stroški same opreme, pozicionerja, orodij in pripravkov ter sistemov za varnostno zaščito ter nadaljnji stroški vzdrževanja so relativno visoki.
Povzeto, osnovne značilnosti robotov za lokarsko varjenje ležijo v njihovi stabilnosti, učinkovitosti in natančnosti, kar znatno izboljša doslednost kakovosti varjenja in raven avtomatizacije proizvodnje. Vendar to postavlja tudi višje zahteve glede natančnosti predhodnih procesov (priprava materiala, obdelava robov, sestava) ter upravljanja procesov in vzdrževanja.
Značilnosti robotov za točkovno varjenje
Ker se uporablja integrirana varilna pištola, je varilni transformator nameščen za varilno pištolo, zato mora biti transformator robotov za točkovno varjenje čim manjši. Trenutno so novi časovniki na osnovi mikroračunalnika, zato lahko nadzorna omara robota neposredno nadzoruje časovnik brez potrebe po ločenem vmesniku.
Varilna pištola točkovnega varilnega robota uporablja električno servopreizkusno varilno pištolo. Odpiranje in zapiranje varilne pištole vodi servomotor z povratno informacijo s kodirnega diska, kar omogoča poljubno izbiro in prednastavitev odprtosti varilne pištole glede na dejanske potrebe ter tudi stopenjsko nastavljivo pritiskalno silo med elektrodama.
Značilnosti točkovnih varilnih robotov lahko povzamemo na naslednji način:
1. Izjemno visoka hitrost gibanja in kratek ciklusni čas
l Hitro gibanje: Točkovni varilni roboti običajno uporabljajo za pogon izmenične servomotorje, ki se izlikajo z izjemno visokim pospeškom in hitrostjo gibanja (največje hitrosti lahko dosežejo več kot 2,0 m/s), da omogočijo hitre preskoke med stotinami točk varjenja. 1. Izjemno
l Kratka časovna doba cikla: Čas za varjenje na eni točki običajno znaša le 1,5–3 sekunde (vključno s pritiskanjem, vžigom, vzdrževanjem in pavzo). Robot lahko med točkami varjenja doseže natančno pozicioniranje z izjemno visoko hitrostjo, kar izpolnjuje zahteve po visoki časovni dobi cikla na avtomobilskih proizvodnih linijah, kjer vsakih nekaj deset sekund s proizvodne linije odpelje nov avtomobil.
2. Visoka nosilna zmogljivost in struktura z visoko togostjo
l Težka obremenitev: Roboti za točkovno varjenje potrebujejo integriran varilni transformator, varilno klešče (vključno z elektrodnimi rokami), kablane in cevi za vodno hlajenje. Skupna obremenitev običajno znaša med 100 kg in 500 kg (znatno več kot pri robotih za lokovno varjenje, katerih obremenitev znaša 6–20 kg).
l Konstrukcijsko okrepitev: Zaradi znatnih udarnih in reakcijskih sil, ki nastanejo ob zapiranju varilnega klešča in priklapljanju tlaka (tlak običajno doseže 300 kgf–600 kgf), morata imeti robotovo telo in zapestje izjemno visoko togost, da se položaj varilne točke ne premakne v trenutku priklapljanja tlaka.
3. Integrirana tehnologija varilnega klešča in servo-kontrole
l Integrirani varilni klešč: Za zmanjšanje izgub v kabelskih povezavah in izboljšanje hitrosti odziva varilni roboti za točkovno varjenje običajno uporabljajo integrirane varilne klešče z integriranim transformatorjem (transformator in varilni klešč sta združena), kar omogoča neposredno namestitev na zapestje robota.
l Servo-varilni klešč (z gonilom servo-motorja): Sodobni visokokakovostni varilni roboti za točkovno varjenje široko uporabljajo servo-varilne klešče, ki ponujajo pomembne prednosti pred tradicionalnimi pnevmatskimi varilnimi klešči:
² Daljša življenjska doba elektrod: Natančna regulacija hitrosti zapiranja elektrod zmanjšuje razprševanje zaradi udara.
² Natančen in nastavljiv tlak: Tlak pri varjenju se lahko dinamično prilagaja glede na debelino plošč in število plasti.
² Prilagodljiv hod: Avtomatska prilagoditev odprtinskega hoda glede na različne delovne predmete, kar izključuje potrebo po zamenjavi valjev ali nastavitvi mejnih stikalu.
² Kontrola kakovosti: Sledenje obrabi elektrod v realnem času omogoča napovedno vzdrževanje.
4. Zapletena povezava zunanjih osi in prostorska dostopnost
l Sodelovanje več osi: Na avtomobilskih proizvodnih linijah za varjenje karoserije (body-in-white) so običajno točkovni varilni roboti povezani s servopozicionirniki ali sedmo osjo (tla/stropna tirnica), da omogočijo varjenje na vseh položajih velikih in zapletenih ukrivljenih površin, kot so karoserijske plošče, strehe in podplatne plošče.
l Zmožnost izogibanja oviram: Zapletena konstrukcija karoserije vozila in veliko število zvarnih točk (tipično vozilo ima 3000–5000 zvarnih točk) zahtevajo od robota zapletene zmoge pri načrtovanju poti, da se prepreči medsebojna motnja med zvarilno pištolo in karoserijo vozila ali pritrdilnimi napravami v omejenih prostorih.
5. Visoka odvisnost od orodij, pritrdilnih naprav in integracije sistema
l Natančno pozicioniranje: Pri točkovnem zvarjanju so dovoljene le zelo majhne reže med sestavnimi deli. Za zagotovitev kakovosti zvara (premer zvarnega jedra, stopnja prodora) so običajno potrebne visoko natančne zvarilne pritrdilne naprave, ki popolnoma pritrdijo sestavni del in preprečijo nastanek rež ali neskladja med pritiskanjem.
l Zapletenost sistema: Delovna postaja za točkovno varjenje z robotom vključuje ne le sam robota, temveč tudi sistem za hlajenje z vodo (hlajenje transformatorja varilnega pištola in elektrod), brusilnik elektrod (avtomatsko brušenje glave elektrode za ohranitev prevodnosti), varilni krmilnik in sistem skupinskega krmiljenja (razporeditev časa napajanja pri hkratnem delovanju več robotov, da se izognemo nihanju omrežja).
6. Pametno in spletne vrste nadzor kakovosti
l Prilagodljiva kompenzacija: Moderni roboti za točkovno varjenje imajo prilagodljive zmogljivosti za obravnavo obrabe elektrod, razlik v debelini delovnih kosov in odvajanja toka. V realnem času lahko prilagodijo varilni tok in čas uporabe tlaka na podlagi spremljanja parametrov, kot so dinamična odpornost in premik elektrode.
l Sledljivost kakovosti: Parametri varjenja za vsako varilno točko (tok, tlak, čas, število obrabe elektrod) se lahko prenesejo v sistem za izvrševanje proizvodnje (MES), kar omogoča popolno sledljivost kakovosti skozi celotno življenjsko dobo. zmožnost sledljivosti. To je pogosta zahteva v kakovostnih sistemih avtomobilskih industrijskih podjetij (npr. IATF 16949).
Povzetek: Osnovne značilnosti robotov za točkovno varjenje so naslednje: visoka nosilna zmogljivost, hitro gibanje od točke do točke, natančna uporaba tlaka s servovarilnimi pištolji ter visoko odvisna integracija sistema od orodij in pripravkov.
V proizvodnji avtomobilov so roboti za točkovno varjenje osnovna oprema na proizvodni liniji karoserije (body-in-white). Tehnični izzivi niso le v visokonaložnem gibanju samega robota, temveč tudi v globoki integraciji varilnih procesov in avtomatiziranih sistemov – vključno z kompenzacijo obrabe elektrod, sodelujočim nadzorom večih strojev ter spremljanjem kakovosti varjenja v realnem času. Če ocenjujete uporabo robotov za točkovno varjenje, je priporočljivo, da se osredotočite na: natančnost pozicioniranja delov, nastavitve cikla obnavljanja elektrod in rezervno zasnovo hladilnega sistema. To so pogosto ključni dejavniki, ki vplivajo na razpoložljivost proizvodne linije.
S tem se zaključuje uvod v razvrstitev in značilnosti varilnih robotov. Varilni roboti so široko uporabljeni v različnih industrijskih panogah. Njihov nastanek je zmanjšal težavnost ročnega dela, omogočil delo v zapletenih okoljih, neprekinjeno obratovanje, povečal produktivnost dela ter zmanjšal naložbe podjetij.
