Роботизированные сварочные комплексы

Подробности

Опубликовано 22.10.2015 09:22

Просмотров: 4415

Роботы предъявляют специфические требования к технологии изготовления деталей: необходима высокая точность заготовок, стабильность положения сварного соединения в пространстве и высокое качество сварочных материалов.

Возможность использования роботов определяется размерами и формой их рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения, числом степеней подвижности инструмента,

особенностями управления. Целью любой автоматизации процесса сварки с использованием сварочных роботов является создание системы, способной реагировать на изменения геометрии деталей, обеспечивая при этом высокую производительность.

Системы адаптации

Современные сварочные роботы снабжены программным обеспечением, в состав которого входят опции для компенсации смещения деталей и геометрии шва.

Технология отслеживания шва через дугу позволяет роботу автоматически наблюдать сварной шов в момент выполнения процесса сварки. Отслеживание шва происходит как в вертикальном направлении (вертикальное отслеживание), так и в обе стороны относительно направления движения (горизонтальное отслеживание). Кроме того, этот метод может использоваться как на линейных швах, так и на круговых.

Часто совместно с отслеживанием шва через дугу используют технологии поиска начала сварного шва и колебания сварочной горелки.

В роботизированных системах с несколькими роботами, управляю-щимися от одного контроллера, для отслеживания шва через дугу используется технология, поддерживающая независимое управление колебаниями во время сварки, запоминание траектории корневого шва, многопроходную сварку и синхронное движение робота с дополнительными устройствами, такими как сварочные позиционеры, поворотные столы, манипуляторы, системы линейных перемещений и т.д.

Существует несколько методик, существенно расширяющих возможности отслеживания шва через дугу. К таким технологиям, в первую очередь, стоит отнести динамическую корректировку сварочных параметров. Она имеет возможность динамически изменять основные сварочные параметры, такие как амплитуда и частота колебания сварочной горелки, скорость сварки, напряжение, скорость подачи проволоки, и т.д. Использование данной технологии позволяет получить адаптивный сварочный процесс, при котором сварочный робот динамически подстраивается под изменения геометрии свариваемой детали, тем самым увеличивая надежность и производительность процесса сварки. Алгоритм, определяемый пользователем, обеспечивает гибкое управление процессом адаптации.

Введение в производство

Примером интеграции роботизированного комплекса может служить проект, выполненный для французской компании Schneider Electric. Для них был спроектирован и изготовлен роботизированный сварочный комплекс для сварки баков RM-6 (выключатель среднего напряжения). Детали изготовлены из нержавейки толщиной 2 мм. Масса изделий варьируется от 175 до 450 кг. В бак закачивается инертный газ для гашения электрической дуги, возникающей при срабатывании устройства. К данному типу продукции предъявляются жесткие требования по качеству, сварные швы проходят радио-дефектоскопию. Длина швов достигает 6 метров.

В состав роботизированного комплекса входят два сварочных робота компании Fanuc Arc Mate 100iC/6L. Уникальный привод запястья данного робота позволил построить самый тонкий манипулятор в мире. При грузоподъемности в 6 кг зона работы робота составляет 1632 мм. Шкаф управления R-30IA имеет эргономичный внешний вид и несет в себе передовые технологии, способные выполнять сложные задачи. Контроллер может управлять 40 осями одновременно при использовании двигателей Fanuc. Двухпроцессор-ная система гарантирует безопасность и своевременное отключение сервоприводов робота. R-30IA имеет встроенный Ethernet (100 BaseTX). Все компоненты шкафа управления имеют класс IP 54.

Для данного проекта использовались сварочные источники компании Lincoln Electric. Сварочный аппарат Power Wave I400 (5 – 420А) подключается через Ethernet к шкафу управления R-30IA и не требует дорогих интерфейсных модулей. Данный аппарат имеет более 100 встроенных программ для Mig/Mag сварки. Кроме сварочных источников, в состав оборудования входят: устройство подачи проволоки AutoDrive 4R90 и устройство для охлаждения сварочной горелки Cool Arc 40. Совместно с этими устройствами применяются: датчик протока воды для защиты сварочной горелки и датчик окончания проволоки. Сварочные горелки с водяным охлаждением рассчитаны на 500 ампер.

На стадии проектирования были произведены комплексные испытания по сварке моделей реальных изделий. Суть исследований заключалась в том, чтобы проверить, возможно ли при сварке в импульсном режиме достичь требуемой производительности и качества сварного шва путем отслеживания траектории без применения дорогостоящих лазерных сканеров.

Сложность проекта заключалась в том, что сварка происходла в импульсном режиме (более холодный процесс), и отслеживать траекторию шва по току оказалось непростой задачей.

Благодаря совместной работе программного обеспечения сварочного робота и источника тока данная задача имела решение. Используя технологию отслеживания шва через дугу и импульсный сварочный процесс, удалось добиться стабильности процесса и получить качественный регулятор для отслеживания шва через дугу. Также удалось добиться скорости сварки в 90см/мин при осуществлении отслеживания шва. Без отслеживания траектории скорость сварки составляет от 150- 200см/мин, используя импульсный сварочный процесс.

Производительность сварочного комплекса составляет 7 баков в час. Срок службы установки 10лет в режиме работы 70 часов в неделю. Для обеспечения непрерывности работы роботов в состав сварочного комплекса входит поворотный стол, на котором расположены два кондуктора для крепления бака. В нижней части кондуктора располагается роликовый транспортер для загрузки и выгрузки изделия. Данная технология позволяет избавиться от использования грузоподъемной техники (тельфер, кран). Таким образом, сварочный комплекс является продолжением линии сборки изделия.

При проектировании роботизированных комплексов нельзя забывать о системе безопасности, так как робот представляет угрозу для здоровья и жизни человека. Роботизированные комплексы должны соответствовать требованиям эргономики и техники безопасности (4 группа безопасности). Основные технические средства безопасности – это фотоэлектрические переключатели, световые барьеры безопасности, световые завесы безопасности, лазерные сканеры, устройства защиты доступа и концевые выключатели – гарантируют эффективную защиту обслуживающего персонала.

Таким образом, для создания роботизированного комплекса требуется синтез квалифицированных специалистов в области технологии сварки, программного обеспечения, вентиляции, систем безопасности, создания и применения различных стапелей, кантователей.