عوامل کلیدی در طراحی و یکپارچه سازی سلول های جوشکاری رباتیک

جوش رباتیک می تواند سازگاری تولید را بهبود بخشد و کار دستی تکراری را کاهش دهد، اما اتوماسیون موفق بستگی به خیلی بیشتر از خود ربات جوش دارد.

یک سلول جوشکاری رباتیک کامل یک ربات، تجهیزات جوشکاری، لوازم، موقعیت قطعه کار، سیستم های کنترل و اقدامات ایمنی را ترکیب می کند.سیستم ممکن است زمان چرخه طولانی داشته باشد.، برنامه ریزی دشوار، کیفیت جوش ناسازگار، یا وقفه های مکرر تولید.

برای تولید کنندگان برنامه ریزی یک خط جوش جدید یا ارتقاء یک فرآیند موجود، درک عوامل کلیدی طراحی و ادغام ضروری است.

ربات باید با ابعاد قطعه کار، موقعیت جوش، پیکربندی مشعل و چرخه تولید مورد نیاز مطابقت داشته باشد.

عوامل مهم انتخاب عبارتند از:

• ظرفیت بار مفید، از جمله مشعل جوش و تجهیزات نصب شده

• دامنه و محیط کاری

• جهت گیری ابزار مورد نیاز

• تکرار پذیری و عملکرد حرکت

• موقعیت نصب

• الزامات فرآیند جوش و تولید

یک ربات صنعتی شش محور معمولاً برای کاربردهای جوش در نظر گرفته می شود زیرا انعطاف پذیری در موقعیت گیری مشعل در اطراف قطعات پیچیده را فراهم می کند.

مدل های ربات از تولید کنندگان مانند:FANUC و KUKAمی تواند برای پروژه های جوش رباتیک مورد ارزیابی قرار گیرد. مدل مناسب بستگی به دامنه مورد نیاز، بار مفید، الزامات کاربرد و سازگاری با تجهیزات جوش پیشنهادی دارد.

انتخاب یک ربات تنها بر اساس محدوده نامی یا بار مفید آن ممکن است منجر به مشکلات زمانی شود که مشعل نیاز به دسترسی به مکان های جوش محدود دارد.

این دستگاه قطعه کار را در موقعیت مورد نیاز در طول جوش نگه می دارد.

طراحی ضعیف لامپ می تواند منجر به موقعیت ناپایدار قطعات، دسترسی دشوار به مشعل و تنظیمات مکرر در طول تولید شود.

یک لامپ مناسب باید در نظر بگیرد:

• ابعاد قطعه کار و تحملات

• روش قفل کردن

• دسترسی به بخیه های جوش

• قرار گرفتن در معرض گرما و اسپرت

• فضای بارگیری و تخلیه

• موقعیت مجدد

• الزامات تغییر دستگاه

برای تولید تکراری، موقعیت قطعه کار سازگار به ویژه مهم است.حتی یک ربات به خوبی برنامه ریزی شده نیز اگر قطعه کار حرکت کند یا بین چرخه ها به طور قابل توجهی تغییر کند، می تواند نتایج ناخواسته ای داشته باشد.

در صورتی که انواع مختلف قطعات مورد استفاده قرار می گیرند، طراحی لامپ نیز باید تغییرات محصول را در نظر بگیرد.

ربات جوشکاری و تجهیزات جوشکاری باید به عنوان یک سیستم یکپارچه کار کنند.

بسته به فرآیند، تجهیزات ممکن است شامل یک منبع برق جوش، مشعل، تغذیه سیم، ایستگاه تمیز کردن مشعل، بسته کابل و دستگاه های نظارت بر فرآیند باشد.

انتخاب باید مواد، ضخامت قطعه کار، طراحی گره، روش جوش و شرایط تولید مورد نیاز را منعکس کند.

تنظیمات نصب مشعل نیز مهم است. ربات باید بتواند زاویه مورد نیاز مشعل را حفظ کند و بدون دخالت بیش از حد از قطعه یا تثبیت دسترسی داشته باشد.

قبل از خرید تجهیزات، رابط های الکتریکی مورد نیاز، روش ارتباطات و عملکردهای کنترل را با تامین کنندگان ربات و تجهیزات جوش تایید کنید.

یک موقعیت دهنده جوشکاری یک قطعه کار را می چرخاند یا تغییر جهت می دهد تا دسترسی مناسب تر به جوشکاری را فراهم کند.

موقعیت دهنده ها می توانند زمانی مفید باشند که ربات باید دو طرف مختلف یک قطعه را جوش دهد یا زمانی که جهت گیری ثابت قطعه کار زاویه های مشعل دشوار را ایجاد می کند.

هنگام یکپارچه سازی یک موقعیت دهنده، در نظر بگیرید:

• وزن و ابعاد قطعه

• محدوده چرخش مورد نیاز

• دقت موقعیت

• هماهنگی با حرکت ربات

• نصب تخته

• مسیرهای کابل و خدمات عمومی

• زمان چرخه مورد نیاز

برای قطعات ساده تر، یک تخته ثابت ممکن است کافی باشد. برای قطعات پیچیده تر، یک تخته ثابت می تواند به یک تخته ثابت متصل شود. برای قطعات ساده تر، یک تخته ثابت کافی است.حرکت هماهنگ ربات و موقعیت دهنده ممکن است دسترسی و سازگاری فرآیند را بهبود بخشد.

مسیر جوش باید با هندسه ی مفصل و فرآیند جوش مورد نیاز مطابقت داشته باشد.

مهندسان باید جهت گیری مشعل، موقعیت نزدیک شدن و خروج، فاصله برخورد، مسیر کابل و ترتیب تکمیل جوش را در نظر بگیرند.

این توالی می تواند هم زمان چرخه و هم تغییر شکل قطعه را تحت تاثیر قرار دهد. برای قطعات خاص، ترتیب جوش و توزیع حرارت ممکن است در کنار حرکت ربات مورد توجه قرار گیرد.

برنامه نویسی و شبیه سازی آفلاین می تواند به ارزیابی قابلیت دستیابی، شناسایی برخورد های احتمالی و بررسی طرح سلول پیشنهادی قبل از راه اندازی فیزیکی کمک کند.

با این حال، نتایج شبیه سازی باید در طول راه اندازی و آزمایش با تجهیزات واقعی و قطعات مورد استفاده تأیید شود.

یک سلول جوش رباتیک اغلب شامل چندین دستگاه است که باید در توالی صحیح کار کنند.

این موارد ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• کنترل کننده ربات

• منبع برق جوش

• کلیمپ های ثابت

• دستگاه موقعیت دهی

• سنسورها

• تجهیزات بارگیری قطعات

• PLC

• دستگاه های ایمنی

به عنوان مثال، ربات نباید چرخه جوش را تا زمانی که قطعه کار به درستی قرار داده شود و شرایط لازم برای چسباندن تأیید شود، شروع کند.

تسلسل کنترل همچنین باید مربوط به رسیدگی به خطا، تکمیل چرخه، مداخله اپراتور و بازیابی پس از وقفه باشد.

ارتباط قابل اعتماد بین ربات و تجهیزات محیطی برای تولید پایدار مهم است.

جوش رباتیک شامل چندین خطر است، از جمله تابش قوس جوش، سطوح داغ، دود، جرقه ها و ماشین آلات در حال حرکت.

طراحی ایمنی مناسب ممکن است شامل محافظ محافظ، قفل درب دسترسی، عملکردهای توقف ایمنی و اقدامات مناسب برای دود جوش و خطرات الکتریکی باشد.

حفاظت های مورد نیاز بستگی به کاربرد کامل، تجهیزات، محل کار و مقررات قابل اجرا دارد.

ایمنی باید در طول طرح اولیه و طراحی سیستم در نظر گرفته شود نه اینکه فقط پس از نصب ربات اضافه شود.

سرعت حرکت ربات، کل سرعت تولید را تعیین نمی کند.

چرخه کامل ممکن است شامل بارگذاری قطعه کار، چسباندن، جوشاندن، حرکت موقعیت دهنده، بازرسی و تخلیه باشد.

برای ارزیابی زمان چرخه هدف، تولید کنندگان باید هر مرحله را شناسایی کنند و تعیین کنند که در آن تاخیر ممکن است رخ دهد.

پیشرفت های بالقوه شامل:

• کاهش سفرهای غیرضروری ربات

• بهبود بارگیری و تخلیه وسایل

• بهینه سازی توالی جوش

• هماهنگی حرکات ربات و دستگاه موقعیت دهی

• کاهش زمان انتظار قابل اجتناب

• برنامه ریزی روش های مناسب تغییر

هدف بهبود کل فرآیند جوش است نه بهینه سازی ربات به صورت جداگانه.

ارائه جزئیات کاربردی روشن به تامین کنندگان کمک می کند تا نیازهای تجهیزات و پیچیدگی ادغام را ارزیابی کنند.

اطلاعات زیر را در صورت وجود آماده کنید:

• نقشه ها و ابعاد قطعه

• نوع ماده و ضخامت

• محل جوش و جزئیات مفصل

• حجم تولید

• زمان چرخه مورد نیاز

• الزامات فرآیند جوش

• الزامات تثبیت و موقعیت

• مساحت موجود طبقه

• تجهیزات جوش موجود

• رابط های ایمنی و کنترل مورد نیاز

نمونه های قطعات کار، فیلم های تولید و نقشه های طرح نیز می توانند در طول ارزیابی فنی کمک کنند.

جوش رباتیک موفق بستگی به ادغام ربات، تجهیزات جوش، لوازم، دستگاه های موقعیت، کنترل و سیستم های ایمنی دارد.

انتخاب یک ربات مناسب تنها اولین گام است. موقعیت قطعه کار، دسترسی به مشعل، توالی جوش، ارتباطات و برنامه ریزی زمان چرخه همه عملکرد سیستم نهایی را تحت تاثیر قرار می دهند.

برای تولیدکنندگان که در نظر گرفتن اتوماسیون جوش،ارزیابی سلول جوش کامل قبل از خرید تجهیزات می تواند به کاهش مشکلات ادغام و ایجاد یک فرآیند تولید قابل اعتمادتر کمک کند.