Robotsvetsning

Svetsning med robotar eller robotsvetsning [1] [2]  - svetsning med robotar som automatiserar både själva svetsprocessen och arbetar med att flytta och bearbeta delar och produkter. Gasmetallbågsvetsning är ofta automatiserad, men för att roboten ska fungera förbereder operatören material och programmerar sitt arbete. Robotsvetsning används ofta för motståndspunktsvetsning och bågsvetsning inom bilindustrin.

Historik

Robotsvetsning är en av de vanligaste tillämpningarna av robotteknik idag . Det första området med utbredd användning av industrirobotar var just punktsvetsning (redan 1969 installerade General Motors 26 Unimate robotar på en automatiserad linje för punktsvetsning av bilkarosser ) [3] . Användningen av svetsrobotar (främst inom bilindustrin ) har expanderat avsevärt sedan 1980-talet; sedan dess har antalet sådana robotar som används inom industrin och utbudet av deras applikationer ökat exponentiellt. År 2005 användes mer än 120 000 robotar i den nordamerikanska industrin, ungefär hälften av dem för svetsning [4] . När det gäller Ryssland är 80 % av industrirobotarna som för närvarande importeras till landet svetsrobotar [5] .

Tillväxten i användningen av robotar begränsades främst av de höga kostnaderna för utrustning och deras begränsning till avancerade applikationer; Men redan 2014 introducerade det japanska företaget FANUC en lågkostnadsrobot för bågsvetsning för att förse små tillverkare med kostnadseffektiv robotbågsvetsning [6] .

Robotisering av svetsning har utvecklats snabbt de senaste åren, cirka 20 % av industrirobotarna är involverade i svetsning.

Enheten för svetsrobotar

Genom sin struktur är de flesta svetsrobotar manipulationsrobotar som tillhör två klasser: 1) robotar av en sekventiell struktur (med en öppen kinematisk kedja av ställdonet); 2) robotar med parallell struktur (de senare har högre strukturell styvhet, men arbetsvolymen är mindre och kostnaden är mycket högre) [7] [8] . För svetsning av stora strukturer (till exempel inom skeppsbyggnad ) används även mobila svetsrobotar [9] .

Allt mer utbredda i branschen är robotkomplex , inklusive flera (ibland hundratals) samtidigt arbetande svetsrobotar [10] [11] , såväl som robotar för att utföra hjälpoperationer (lastning och montering) [12] . Robotkomplexet för svetsning inkluderar ett manipulationssystem, svetsutrustning, kontrollanordningar och mätanordningar [13] .

Robotisering av svetsarbete har påverkat flera typer av svetsning, inklusive:

• punktsvetsning (robotiseringen av sådan svetsning har fått den största utvecklingen: andelen robotar för punktsvetsning står för cirka 30 % av den totala flottan av industrirobotar [3] ), där manipulatorn är utrustad med svetstång (sådan svetsning). kan utföras i vilken rumslig position som helst, så att manipulatorn måste ha minst sex grader av rörlighet, även om det ibland är möjligt att klara sig med fem grader av rörlighet) [14] ;
• bågsvetsning (dess robotisering har också utvecklats brett, även om automatiseringen av bågsvetsning, trots svetsprocessens relativa enkelhet, kompliceras av ett stort antal faktorer som påverkar denna process [15] ), för vilka manipulatorn är utrustad med ett svetshuvud med en elektrod, dessutom, för att göra svetsar i optimalt läge (där elektroden måste vara vinkelrät mot arbetsytan [16] ), måste manipulatorn ha minst fem frihetsgrader med ett axisymmetriskt svetsverktyg och kl. minst sex med en icke-axisymmetrisk) [17] ;
• friction stir welding , där manipulatorns arbetskropp bär ett snabbt roterande verktyg - en stång bestående av en förtjockad stödkrage och en utskjutande spets, som sakta störtar in i fogen på de delar som ska svetsas, varefter verktyget flyttas längs foglinjen (på grund av trycket från stödkragen på ytan av kanterna värms deras material på grund av inre friktion och genomgår plastisk deformation , så att delarna förenas utan att smälta - i den fasta fasen; manipulatorn måste ha fem till sex frihetsgrader, bibehåller ett litet (1,5-4,5°) lutningsverktyg i svetsriktningen) [8] ;
• ultraljudssvetsning (används särskilt vid installation av interna anslutningar av integrerade kretsar ), där manipulatorns arbetskropp bär ett svetsverktyg, bestående av en ultraljudsgenerator, en vågledare och en svetsnål [18] .

I de enklaste fallen svetsar en svetsrobot delar enligt ett givet program; de använder också on-line robotutbildningstekniker (till exempel innan de utför bågsvetsning utförs elektroden - utan att slå på bågen - längs den framtida svetsen, och den erhållna informationen används i robotprogrammets styrsystem) [19 ] . I mer komplexa fall tar roboten hänsyn till information som kommer från olika sensorer [20] ; i detta fall används system för teknisk syn och kraft-vridmomentavkänning, laseravståndsmätare , sonder med töjningsmätare , och robotens styrsystem blir ett adaptivt styrsystem [2] [21] .

Fördelar med robotsvetsning

Robotisering av svetsoperationer kan öka produktionseffektiviteten med flera gånger. Användningen av svetsrobotar, som fungerar som ett nyckelelement i flexibel automatiserad produktion , gör det möjligt att säkerställa hög kvalitet på svetsfogar, minska andelen defekter och rädda en person från monotont arbete [8] . Robotisering av svetsning gör det möjligt att uppnå betydande besparingar i svetsmaterial och elektricitet, minska svetsdeformationer [22] . Det öppnar möjligheten att bedriva produktion på en mindre yta, utan att kräva betydande kostnader (oundvikligt vid manuell svetsning) för arbetsskyddsåtgärder och för ersättning till professionella svetsare. Även om kostnaden för svetsrobotar är relativt hög lönar sig investeringen ganska snabbt [15] .

Att minska produktionstiden och säkerställa identiteten för den färdiga produkten, uppnådd under villkoren för robottillverkning, är också mycket viktigt. Samtidigt medför svetsrobotisering kostnaden för att utbilda personal som programmerar och underhåller robotar, vilket ställer höga krav på montering och placering av arbetsstyckena som ska svetsas [11] .

Anteckningar

1. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , sid. 340, 381.
2. ↑ 1 2 Breido I. V., Zhabelova G. A.  Principer för adaptiv styrning av elektriska drivenheter för en svetsrobotmanipulator  // Avtomatika. Informatik. - 2007. - T. 1-2 . - S. 38-40 .
3. ↑ 1 2 Romanov R. R.  Datorsimulering av robotrörelse för motståndspunktsvetsning  // Postulat. - 2018. - Nr 6 . Arkiverad från originalet den 2 januari 2019.  - Konst. 119 (9 sidor).
4. ↑ Cary H. B., Helzer S. C. . Modern svetsteknik. 6:e uppl. - Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall, 2005. - xiii + 715 sid. — ISBN 0-13-113029-3 .  — S. 316.
5. ↑ Lenchik I. V., Rodionova I. N., Gorokhov A. A.  Problem och utsikter för utvecklingen av svetsproduktion i Ryssland  // Elektrisk utrustning: drift och reparation. - 2016. - Nr 11-12 . - S. 69-72 .
6. ↑ Crain's Detroit Business: Prenumerationscenter
7. ↑ Mendes N., Neto P., Loureiro A., Moreira A. P.  Maskiner och styrsystem för friction stir welding: A review  // Materials & Design. - 2016. - Vol. 90. - S. 256-265. - doi : 10.1016/j.matdes.2015.10.124 . Arkiverad från originalet den 3 januari 2019.
8. ↑ 1 2 3 Komova O. I., Maslov A. N., Osadchenko N. V. Atomfunktioner  och konstruktion av programrörelsen för en svetsrobot  // Bulletin of the MSTU im. N.E. Bauman. Serie: Naturvetenskap. - 2018. - Nr 5 (80) . - S. 15-36 . — doi : 10.18698/1812-3368-2018-5-15-36 . Arkiverad från originalet den 9 december 2018.
9. ↑ Nguyen Doan Cuong, Lubenko V. N.  Förbättring av processen för svetsning av kälsvetsar av krökta och korrugerade fartygsstrukturer med en mobil svetsrobot  // Bulletin of the Astrakhan State University. tech. universitet Serie: Marin utrustning och teknik. - 2009. - Nr 1 . - S. 66-71 .
10. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , sid. 342-343.
11. ↑ 1 2 Koltygin D.S., Romanyuk D.Yu.  Analys och funktioner för användningen av svetsrobotar  // Proceedings of the Bratsk State University. universitet Serie: Natur- och ingenjörsvetenskap. - 2016. - T. 2 . - S. 138-141 .
12. ↑ Ivanov, 2017 , sid. 185-187.
13. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , sid. 346.
14. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , sid. 343-344.
15. ↑ 1 2 Koshcheev A. A.  Konstruktion av en programrörelse för en robot för bågsvetsning  // Postulat. - 2018. - Nr 6 . Arkiverad från originalet den 2 januari 2019.  - Konst. 47 (10 sid.).
16. ↑ Zenkevich, Jusjtjenko, 2004 , sid. 25.
17. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , sid. 343.
18. ↑ Ivanov, 2017 , sid. 189-193.
19. ↑ Zenkevich, Jusjtjenko, 2004 , sid. 29.
20. ↑ Turek F. D.  Machine Vision Fundamentals: How to Make Robots 'Se'  // NASA Tech Briefs magazine. - 2011. - Vol. 35, nr. 6. - S. 60-62. Arkiverad från originalet den 16 november 2018.
21. ↑ Zenkevich, Jusjtjenko, 2004 , sid. 29-30.
22. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , sid. 340.

Litteratur

• Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A.  Automatisering av svetsprocesser. - M . : Förlag av MSTU im. N. E. Bauman, 2014. - 424 sid. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .
• Zenkevich S. L., Jusjtjenko A. S.  Grunderna för kontroll av manipulativa robotar. 2:a uppl. - M . : Förlag av MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 sid. - (Robotik). — ISBN 5-7038-2567-9 .
• Ivanov A. A.  Fundamentals of robotics. 2:a uppl. — M. : INFRA-M, 2017. — 223 sid. - ISBN 978-5-16-012765-1 .

Länkar

• Robotisk friktionssvetsvideo