Spawanie zrobotyzowane

163

Zastosowanie zautomatyzowanych procesów w spawalnictwie, zwłaszcza w wieloseryjnych produkcjach, niesie ze sobą sporo korzyści. Jedną z najważniejszych, jest wzrost wydajności, nie mniej ważne są jednak oszczędności. Jak wyliczają eksperci, w przypadku części aplikacji koszty poniesione na uruchomienie spawania zrobotyzowanego mogą się zwrócić już w ciągu roku. Maksymalny czas zwrotu nie powinien przekraczać 30 miesięcy.

Istotne funkcje

Roboty spawalnicze mogą być wyposażone w kilka ciekawych i przydatnych funkcji, takich jak:

– Funkcja identyfikacji położenia detalu – poprzez drut spawalniczy zamykający obwód elektryczny, robot automatycznie wykrywa miejsce, w którym znajduje się detal.

– Funkcja wykrywania – przydatna zwłaszcza w tych aplikacjach, w których nie ma możliwości precyzyjnego ułożenia detali względem siebie. Dzięki niej robot w połączeniu z systemem spawania może wykrywać położenie krawędzi i wszelkie szczeliny występujące między blachami.

– Gotowe wzory ściegów zakosowych – to bardzo wygodne rozwiązanie, zwłaszcza, że można wprowadzić własne parametry a także tworzyć własne wzory.

– Automatyczna kontrola napięcia – przydaje się szczególnie w aplikacjach cięcia plazmą lub spawania metodą TIG. Pozwala na utrzymanie elektrody w zadanej odległości od detali. Dzięki temu ograniczany jest wpływ naprężeń technicznych oraz niedoskonałości detalu na końcowy efekt spawania.

– Modyfikacja ścieżki w czasie rzeczywistym – ta funkcja umożliwia dynamiczne dopasowanie ścieżki spawania do kształtów detalu, który podczas obróbki ulega zmianom. W ramach tego udogodnienia powstają harmonogramy spawania wielowarstwowego. Każdy ścieg może być w nich nakładany z uwzględnieniem określonych przez użytkownika parametrów.

– Wejścia i wyjścia do wymiany danych – komunikacja pomiędzy robotem spawającym a innymi urządzeniami automatyki może następować: przez wejścia dyskretne (binarne), wyjścia dyskretne (binarne) oraz konfigurowalne wyjścia analogowe: 0-15V, 0- 10V lub od -10 do 10V. Warto przy tym pamiętać, że roboty wyposażone są w systemy komunikacji cyfrowej oparte np. na protokołach Profibus DP (master/slave), Devicenet (master/slave) czy Modbus TCP/IP. Dodatkowo, w razie konieczności, te standardy komunikacyjne można jeszcze rozszerzyć.

Komentarz eksperta

Radosław Matiakowski – Prezes CoRobotics Sp.z o.o.

Posiada ponad 20-letnie doświadczenie w branży wysokich technologii m.in. w automatyce, robotyce, energetyce w zakresie zarządzania, sprzedaży, produkcji, badań i rozwoju. Uczestniczył w wielu projektach inwestycyjnych i doradczych w dziedzinach: systemów zasilania, robotyzacji i automatyzacji procesów oraz zarządzania strategicznego. Swoją interdyscyplinarną wiedzę zdobywał na Politechnice Warszawskiej – Wydział Elektryczny, Uniwersytecie Warszawskim – Wydział Dziennikarstwa, Szkole Głównej Handlowej – Katedra Zarządzania w Gospodarce oraz programie MBA na Erasmus University – Rotterdam School od Management. Entuzjasta nowych technologii, w szczególności Industry 4.0, sztucznej inteligencji oraz automatyki i robotyki. Zawodowo związany z CoRobotics w zakresie cobotów, robotów przemysłowych, systemów podawania Asyril, automatyzacji i robotyzacji produkcji oraz RMG Management gdzie uczestniczy w projektach doradczych dla sektora wysokich technologii.

Przy robotyzacji spawania występują obecnie 2 uzupełniające się rozwiązania. Spawanie prostych detali w oparciu o coboty HCR i profesjonalne cele spawalnicze oparte na robotach przemysłowych NACHI. Kluczowym staje się więc przeanalizowanie procesu spawania –materiał, jednorodność szczeliny, rodzaj spawu i długość serii. W przypadku prostych spoin doskonale sprawdza się łatwo programowały cobotspawalniczy EasyWelder, który jest niezwykle elastyczny do zmiennych warunków procesu spawania pozwalając szybko reagować na zmiany technologii procesu. EasyWelder pozwala na szybkie i łatwe programowanie różnorodnych procesów spawania. EasyWedler umożliwia łatwe samodzielne programowanie ścieżek i technologii spawania przez Operatora. Operator wybiera z biblioteki rodzaj spawanego materiału i pokazuje ścieżkę spawania. Prosto i szybko przekazuje do robota informację co i jak spawać. Oprogramowania spawalnicze EasyWelder można integrować się z dowolnymi systemami, które pozwalają monitorować dane procesowe. Zarówno roboty NACHI jak i Coboty HCR w pełni udostępniają te dane w czasie rzeczywistym.

Drugim kierunkiem robotyzacji spawania są roboty spawalnicze NACHI z których budujemy kompleksowe cele spawalnicze wyposażone w zależności od potrzeb w tory jezdne, obrotniki czy systemy śledzenia szczeliny pozwalające na precyzyjne wykonywanie spoiny dostosowane do konkretnego detalu. W przypadku cel opartych na robotach przemysłowych, możemy spawać dowolne elementy w zadaniach średnio i wysoko seryjnych.

Przed wyborem konkretnego rozwiązania rekomenduję wykonanie dobrej koncepcji robotyzacji procesu spawania, która uwzględni wszystkie obecne i przyszłe potrzeby użytkownika.

 

– Funkcja Spiral Weaving, dzięki której podczas spawania aluminium metodą MIG, uzyskuje się taki sam wygląd łuski jak przy metodzie TIG. Źródła prądu zintegrowane ze sterownikiem robota powodują wzrost szybkości komunikacji między urządzeniami, a także zwiększają precyzyjność kontrolowania łuku spawalniczego. Dzięki całkowitej kontroli nad wartością prądu przy oscylacjach spiralnych w każdej połówce elipsy, możliwe jest bardzo estetyczne łączenie ze sobą blach aluminiowych o różnej grubości ścianek i uzyskanie dobrego przetopu.

Zrobotyzowane cele spawalnicze

Cele spawalnicze stosowane są zarówno w produkcji wielo-, jak i małoseryjnej. Popularność zdobyły zwłaszcza w zakładach branży automotive. Zawdzięczają to rozwiązaniom, które wpływają na organizację, a zatem i koszty pracy.

Głównym elementem tego typu urządzenia jest zintegrowany robot spawalniczy. Towarzyszą mu dwa obrotowe pola robocze z pozycjonerami, a w niektórych przypadkach także system filtrowentylacyjny, dedykowany system szybkiej i precyzyjnej wymiany przyrządów spawalniczych oraz oprogramowanie służące do tworzenia symulacji i programów off-line.

W procesie spawania zrobotyzowanego bardzo istotnym elementem są źródła prądu. W najbardziej zaawansowanych technologicznie urządzeniach powstaje minimalna ilość odprysków oraz wysoka i powtarzalna jakość procesu spawania. Docenianym walorem jest mobilność urządzenia, którą zawdzięcza niewielkim wymiarom. Cele spawalnicze umieszczane są na stabilnej podstawie, która w czasie transportu zapobiega skręceniu lub przesuwaniu się podzespołów urządzenia, co po relokacji eliminuje konieczność wprowadzania korekt w programie.

Bardzo ważną rolę w systemie odgrywają podajniki drutu. W ich silniku znajduje się enkoder z cyfrowym sprzężeniem zwrotnym kontrolującym podanie drutu. Nowoczesne cele spawalnicze wyposażone są w inteligentny panel sterowania oraz wyświetlacz zarówno dla zaprogramowanych jak i aktualnych parametrów spawania. Możliwe jest monitorowanie prądu, napięcia spawania oraz prędkości, z jaką podawany jest drut.

Nowoczesne technologie spawania

Spawanie laserowe jest jedną z bardziej popularnych technologii stosowanych w robotach spawalniczych. Wykorzystywana jest w niej wiązka światła o gęstości energii wynoszącej w przybliżeniu 1 MW/cm². Nadtapia ona miejsce na styku łączonych przedmiotów. Walorem technologii laserowej jest możliwość pracy w dowolnej pozycji, z wykorzystaniem różnych kształtów i typów połączeń. Spawane mogą być materiały cienkie (np. druty i folie przemysłowe), ale także grubsze przedmioty (do 25 mm). Co więcej, technologia laserowa pozwala na łączenie metali i stopów, takich jak stale nieuspokojone, staliwa i materiały porowate, które mogły być spawane za pomocą technologii elektronowej.

W przypadku spawania laserowego szerokość spoin osiąga maksymalnie 13 mm. Wiązka kontrolowana jest za pomocą zmiany mocy energii zasilania i określenia punktu skupienia światła lasera. W praktyce, lasery o mniejszych mocach stosowane są najczęściej do spawania punktowego w procesach produkcji elektroniki, a lasery z mocą przekraczającą 1,5 kW sprawdzają się w łączeniu grubszych typów materiałów. Technologia laserowa wykorzystywana jest często w procesach produkcji elementów kół zębatych, a także do spawania wzdłużnego rur.

Na uwagę zasługuje także metoda CMT (Cold Metal Transfer). W tej niskoenergetycznej technologii spawania zastosowanie znajdują inwertorowe źródła prądu, które sterowane są w sposób cyfrowy. Wykorzystywane są tu umieszczone w sąsiedztwie palnika napędy drutu spawalniczego o większej dynamice, niż ma to miejsce w przypadku technik MIG/MAG. W sytuacji zwarcia, następuje ruch powrotny drutu, ale przy mniejszej wartości prądu spawalniczego. W efekcie odrywa się tylko jedna kropla, a następnie drut przesuwa się do przodu i inicjuje nowy cykl.

To rozwiązanie znakomicie sprawdza się m.in. w przypadku konieczności łączenia stali z aluminium, a także w procesach opartych na bezrozpryskowym lutowaniu blach ocynkowanych ogniowo i elektrolitycznie, z użyciem miedziowo-krzemowego drutu spawalniczego.

Na końcu warto podkreślić, że w procesie spawania zrobotyzowanego istotną rolę pełni specjalistyczne oprogramowanie, oparte na standardowych komponentach CAD-owskich. Bez wątpienia potrzebne będzie wprowadzenie danych prędkości i detali pozycji, przyda się także możliwość importowania danych z zewnętrznych programów 3D CAD. Programy, o których mowa, pozwalają na automatyczne skalkulowanie linii spawalniczych oraz zaprogramowanie tablicy parametrów. Oczywiście, możliwa jest poprawa i edycja istniejących programów a także wprowadzenie symulacji z czasem cyklu spawania. Tego typu oprogramowanie powstaje za pośrednictwem wirtualnego panelu.

Źródło: Redakcja Portal Przemyslowy.pl

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Wprowadź swój komentarz!
Wprowadź swoje imię