Роботизированная сварка: Автоматизируйте сварку для максимальной эффективности и ROI

Роботизированная сварка — это процесс использования системы автоматизации для выполнения сварочных задач. Узнайте больше о сварочных роботах и как автоматизировать свой первый сварочный проект уже сегодня.

Сварочный робот — это любая автоматизированная машина, работающая в сварочном приложении. Роботы и сварка имеют долгую историю. Неудивительно, что роботизированные сварочные приложения часто демонстрируют высокую возвратность инвестиций. Существует множество интеграторов и производителей, специализирующихся на роботизированной сварке.

Цель этой статьи — изучить основы роботизированной сварки и ее преимущества. Это поможет вам получить отправную точку для автоматизации некоторых ваших процессов.

В этой статье:

• Отрасли для роботизированной сварки
• Типы роботизированной сварки
• Зачем автоматизировать сварочный процесс?
• Типы роботов, используемых для сварки
• Дополнительные соображения

Получите предложения от поставщиков об автоматизации вашего сварочного процесса — разместите свой запрос.

Отрасли для роботизированной сварки

В идеале роботы могут сварка в любой отрасли, имеющей сварочные приложения. Наиболее распространенные отрасли для сварочных роботов:

• Автопром
• Авиакосмическая промышленность
• Металлургия
• Строительство

Компании в этих отраслях часто добиваются большого успеха с роботизированной сваркой. Причина в том, что типы изготавливаемой ими продукции легко поддаются автоматизации. В предыдущей статье мы обсуждали характеристики задач, идеальных для роботов. Подробнее об этом можно прочитать здесь: Промышленные роботы: №1 Руководство по робототехнике для всех отраслей.

Например, автопром — крупный пользователь сварочных роботов. Автоматизированные сварочные процессы имеют следующие характеристики:

• Выполнение одной и той же сварки многократно
• Небольшое разнообразие свариваемых деталей
• Процесс несет в себе инherent опасности
• Требует высоких уровней повторяемости и точности
• Нуждается в высокой производительности

Понятно, почему первый робот был использован именно в автомобильной сварочной ячейке!

Типы роботизированной сварки

Существует несколько разных типов сварки. Естественно, можно задаться вопросом, какие типы сварки могут выполнять роботы. Роботы обычно могут выполнять любой тип сварочного процесса. Это включает:

• Точечную сварку
• Дуговую сварку
• Контактную сварку
• МИГ-сварку (MIG)
• ТИГ-сварку (TIG)
• Лазерную сварку
• Плазменную сварку

Точечная сварка — это вид контактной сварки, соединяющий два куска металла в одной точке. Отсюда название «точечная сварка». Этот процесс использует большие электрические токи через металл для создания огромного количества тепла. Это тепло плавит металл, позволяя двум листам соединиться.

Дуговая сварка — старый, но очень распространенный вид сварки. Как следует из названия, дуговая сварка использует электрическую дугу для сварки металлов. Как и при точечной сварке, электричество является катализатором этого процесса. Ток проходит через металлический стержень к материалу. Стержень называется электродом. Ток проявляется в виде яркой дуги. Эта дуга дает тепло, необходимое для плавления двух кусков металла вместе.

Контактная сварка — более широкий термин для нескольких типов сварки. Включает любую сварку, где электрический ток проходит через прямой контакт через два куска металла для их соединения. Точечная сварка — один из видов контактной сварки. Другие виды включают выступную сварку и шовную сварку.

МИГ-сварка (MIG) — вид дуговой сварки. MIG означает «металл-инертный газ». Часто предпочитается за скорость и универсальность с разными металлами. МИГ-сварка также часто используется в роботизированных приложениях. Дополнительный компонент МИГ-сварки — использование защитного газа. Этот газ защищает сварочный процесс от загрязнений в окружающей атмосфере.

ТИГ-сварка (TIG) — другой вид дуговой сварки. TIG означает «вольфрам-инертный газ». Этот процесс использует вольфрамовый электрод для создания дуги. Как и МИГ-сварка, этот вид также использует газ для защиты от загрязнений. ТИГ-сварка известна как сложный для освоения операторами вид. Она также не такая быстрая, как другие сравнимые типы сварки. То, что она теряет в скорости, компенсируется более сфокусированной, часто более прочной сваркой.

Лазерная сварка использует высокомощный лазерный луч для создания мелких и сфокусированных швов. Этот стиль обеспечивает беспрецедентный контроль, делая его полезным для сварки как металлов, так и пластиков. Лазерные сварочные системы включают волоконные, газовые и твердотельные типы. Эти системы предлагают некоторые из самых высоких показателей скорости и точности в сварочной отрасли. Однако следует ожидать, что лазерные сварочные системы будут среди самых дорогих вариантов на рынке.

Плазменная сварка похожа на ТИГ-сварку и иногда даже использует вольфрамовый электрод. Она отличается в основном конструкцией горелки. Горелка имеет небольшую медную соплу, из которой дуга выбрасывается с высокой скоростью и температурой. В этом кроется преимущество плазменной сварки. Стандартные температуры дуги для плазменной сварки могут составлять 25 000–30 000 °C. Для сравнения, стандартные температуры для других типов дуговой сварки — 5 000–6 000 °C.

Зачем автоматизировать сварочный процесс?

Существует множество факторов, побуждающих компании к автоматизации сварки. Огромная отдача достигается при переходе от ручной к автоматизированной сварке. Основные причины:

• Улучшение тактового времени
• Затраты на труд и доступность кадров
• Последовательность
• Точность
• Материальная эффективность
• Безопасность

Тактовое время

Тактовое время часто является непосредственной проблемой для высокообъемных сварочных процессов. Приложения, требующие высокой производительности, иногда обнаруживают, что скорость оператора является ограничивающим фактором производства. Иными словами, ручные сварщики имеют пределы скорости сварки, которые могут негативно влиять на производителей. Роботы могут сваривать с более высокой скоростью, чем даже квалифицированные человеческие сварщики. Эта скорость проявляется не только во время самого сварочного процесса, но и во времени, необходимом для перемещения между позициями. Кроме того, роботам не нужны перерывы или простои из-за смены смен. Роботизированный сварщик может продолжать сварку до тех пор, пока доступен материал. Эти факторы часто ведут к наиболее заметной возвратности инвестиций для производителей.

Какой может быть ваша отдача? Наш Калькулятор инвестиций поможет оценить экономию, выявить области улучшения и рассчитать вашу возвратность инвестиций.

Затраты на труд и точность

Квалифицированные сварщики — дорогой и ограниченный ресурс на современном рынке труда. Это ставит производителей в трудное положение для поддержания операций. Различия в квалификации ведут к заметным различиям в качестве сварки, что негативно влияет на продажи. Кроме того, затраты на труд существенно влияют на чистую прибыль производителя. По этой причине многие компании считают автоматизацию сварочного процесса необходимым решением для сохранения конкурентоспособности.

Последовательность

Контроль качества критичен для сварочных приложений. Малые несовершенства и несоответствия вызывают пустоты, деформации и слабые места в швах. Проблемы вроде этих могут даже сделать продукт непригодным. Это приводит к большему браку и потере материала. Большинство производителей отслеживают количество потерянного материала ежегодно. Эти затраты можно вернуть, интегрировав сварочного робота в процесс. Последовательность роботизированных систем означает одинаковое качество сварки каждый раз и меньше брака по сравнению с ручной сваркой.

Точность

Для определенных приложений требуется экстремальная точность. Этот уровень производительности достижим только через автоматизацию сварочного процесса. Высокое разрешение обратной связи, предоставляемое сервоприводами на роботах, позволяет достичь точности, недоступной для человеческих сварщиков. Эта точность достижима снова и снова, так как робот не утомляется, как ручные сварщики.

Материальная эффективность

Роботизированные сварщики эффективнее в использовании материала. Поскольку они следуют запрограммированному набору инструкций, роботы будут использовать одно и то же количество материала каждый раз при сварке детали. Даже квалифицированные сварщики будут совершать ошибки и иметь несоответствия. В ручном процессе существуют вариации в количестве расходного сварочного материала от детали к детали. Эти материалы включают электроды, плазму, газы и т.д.

Безопасность

Сварочный процесс по своей природе опасен. Эти опасности включают:

• Удар электрическим током
• Шум
• Воздействие дуги
• Взрывоопасность

Любой процесс, включающий высоковольтное электричество и высокие температуры, будет опасным для людей. Ручные сварщики всегда подвергаются этим рискам во время сварки. Потенциальные травмы включают:

• Ожоги
• Поражение током
• Потерю слуха
• Ослепление

Производственные травмы дороги. Эти расходы снижаются с использованием роботизированных сварщиков. Важно помнить, что роботы не устраняют опасность из процесса. Роботы просто убирают оператора из прямого воздействия процесса. Следует соблюдать правильные протоколы безопасности и стратегии снижения рисков при интеграции сварочного робота на вашем объекте.

Типы роботов, используемых для сварки

Технически, любой тип стационарного робота может использоваться в сварочном приложении. Эти типы роботов включают:

• Артикулированные манипуляторы
• Шестиосевые роботы
• SCARA-роботы
• Цилиндрические
• Картезианские или портальные

Любой из этих роботов может быть сварщиком, если сварочный инструмент может быть установлен на конце его манипулятора. Однако шестиосевые типы являются бесспорно самыми распространенными типами сварочных роботов. Причина в том, что они — самый гибкий тип робота. Шестиосевой робот может извиваться, чтобы сварка под углами, недоступными для других типов роботов. Этот робот также может масштабироваться для большого диапазона движения, необходимого для многих сварочных приложений.

Недавним инновационным шагом в отрасли роботизированной сварки стало включение коллаборативных шестиосевых роботов для сварки. Коллаборативные роботы легче обучать новым процессам, чем стандартные промышленные роботы. Процесс обучения часто выполняется с помощью техники ручного руководства. Оператор может вручную провести робота через процесс, чтобы обучить его новой детали для сварки. Это дает робототехнике место для среднеобъемных приложений. Стандартные промышленные роботы требуют написания нового кода для обучения новой детали. Это может потребовать специалиста, который потратит несколько часов или дней на разработку и тестирование кода. Оператор может обучить кобота новой детали за несколько минут.

Важное примечание: коллаборативные сварочные роботы имеют ограничения. Факторы вроде размера, скорости и грузоподъемности означают, что коллаборативные роботы не подойдут для всех сварочных приложений. Важно учитывать конкретные требования вашего приложения, чтобы определить, является ли коллаборативный робот правильным решением для вашего сварочного робота. Эксперт может помочь вам сделать это определение. Сеть независимых советников HowToRobot может помочь определить, где и как автоматизировать.

Дополнительные соображения

Существует дополнительные соображения, которые необходимо учесть при работе с роботизированными сварщиками. Редко робот можно внедрить в процесс без дополнительного оборудования. Роботы также могут не подойти для каждого сварочного приложения. По этим причинам важно выявлять опытных поставщиков.

Попросите поставщиков предложить решения с помощью нашего инструмента RFI. Они ответят, как могут автоматизировать ваш процесс быстро и легко.

Дополнительное оборудование может включать приспособления и системы безопасности. Приспособление — это механическая система, которая удерживает и подает детали для сварки к роботу предсказуемым образом. Приспособления могут быть ротационными столами или зажимными системами в зависимости от приложения. Приспособления также могут быть довольно дорогими. По этой причине важно подумать о том, как деталь будет подаваться к роботу для вашего сварочного процесса.

Как и для любого робота, оборудование безопасности должно быть включено в общую стоимость проекта. Оборудование безопасности может включать:

• Безопасные клетки
• Датчики
• Световые шторы
• Сканеры безопасности
• Реле безопасности

Сварочный процесс имеет дополнительные опасности, делающие безопасность еще более важной. Роботы спроектированы для автоматического повторного выполнения своей задачи. Системы безопасности гарантируют, что если присутствуют операторы или препятствия, робот будет вести себя безопасным и предсказуемым образом.

Когда сварочные роботы — плохая идея?

Существуют определенные сценарии, где роботы могут не принести пользы для вашего приложения. Некоторые процессы могут слишком сильно варьироваться по типу продукта. Например, рассмотрим бизнес, производящий много нестандартных деталей малыми объемами. Этот бизнес может обнаружить, что перепрограммирует робота много раз в год. Эти дополнительные затраты и простои могут сделать робота неэффективным для этого процесса.

Другие риски включают зависимости от роботов в определенных приложениях. Если отказ единственного робота может остановить весь процесс, вы подвергаете себя риску. По этой причине важно иметь меры превентивного обслуживания и запасные части.

Что дальше?

Вы можете просмотреть наш каталог поставщиков, чтобы найти компании рядом с вами, специализирующиеся на вашем приложении или марке робота. Наш каталог более чем 15 000 поставщиков поможет вам быстро и легко связаться с релевантными компаниями.

Важно помнить, что роботизированные сварочные системы требуют существенных первоначальных вложений. Это создает высокий барьер входа на рынок роботизированной сварки для некоторых производителей. Вы можете использовать инструмент RFQ HowToRobot для получения котировок и предложений от поставщиков роботов на основе ваших потребностей, чтобы увидеть, каковы могут быть ваши затраты.