Оборудование сварочной робототехнической рабочей станции

Создано 05.05

Оборудование сварочных робототехнических комплексов

Оборудование сварочной робототехнической рабочей станции

Сварка является неотъемлемым основным процессом в обрабатывающей промышленности. Традиционная ручная сварка зависит от уровня мастерства и усталости, имеет проблемы, такие как низкий процент квалифицированных сварных швов, высокий процент переделок, растущие затраты на рабочую силу и явные риски безопасности, и больше не может удовлетворять потребности современного промышленного крупномасштабного и точного производства. С углублением реализации стратегии «Индустрия 4.0» сварочное роботизированное рабочее место появилось в соответствии с требованиями времени. Оно интегрирует сварочных роботов с основными компонентами, такими как сварочный источник питания, система технического зрения и система управления, реализуя автоматизацию, интеллектуализацию и стандартизацию сварочного процесса, значительно повышая эффективность и качество сварки, а также снижая зависимость от рабочей силы и опасности для безопасности.

Сегодня оборудование сварочных робототехнических комплексов получило широкое распространение во многих областях, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, судостроение и рельсовый транспорт. Оно может в полной мере раскрыть свои эффективные и точные преимущества при сварке как мелких прецизионных деталей, так и при соединении крупных стальных конструкций. Данные показывают, что уровень дефектов сварки на производственных линиях, использующих оборудование сварочных робототехнических комплексов, может быть снижен на 80%, производительность труда в 2-3 раза выше, чем при ручной сварке, а одно такое оборудование может заменить 3 квалифицированных сварщика, становясь важным оборудованием для предприятий, стремящихся к бережливому производству и повышению основной конкурентоспособности.

I. Основной состав оборудования сварочных робототехнических комплексов, работающих совместно для обеспечения эффективной сварки

Комплексное оборудование сварочного робототехнического комплекса — это не один робот, а совокупность нескольких основных модулей, работающих совместно. Каждый модуль выполняет различные функции для совместной реализации автоматизированной сварки. Понимание его основной структуры является основой для предприятий при выборе, использовании и обслуживании. Его можно конкретно разделить на 6 основных частей:

1. Роботизированная система (основной исполнительный блок)

Роботизированная система является "основным стержнем" оборудования сварочного робототехнического комплекса и ключевым компонентом для выполнения сварочных операций, состоящим в основном из роботизированной руки, контроллера и датчика. Роботизированная рука обычно имеет 6-осевую конструкцию, обладающую способностью гибкого вращения нескольких суставов и способную выполнять сложные сварочные траектории в 3D-пространстве, адаптируясь к сварным швам различной формы и под разными углами; контроллер, как "мозг", отвечает за прием программных инструкций, точное управление скоростью движения, траекторией и положением роботизированной руки для обеспечения точных сварочных операций; датчик используется для мониторинга в реальном времени таких параметров, как температура и геометрия сварного шва в процессе сварки, своевременного предоставления обратной связи о неисправностях и внесения корректировок для обеспечения качества и безопасности сварки. В настоящее время точность повторного позиционирования основных роботизированных систем может достигать ±0,05 мм, что намного выше диапазона ошибок ручной сварки.

2. Сварочный источник питания и вспомогательное оборудование (блок энергоснабжения)

Сварочный источник питания является «энергетическим сердцем» оборудования сварочного робота, обеспечивая стабильную электроэнергию для сварочных операций и точно контролируя основные параметры, такие как сварочный ток и напряжение, адаптируясь к различным сварочным процессам (например, дуговой сварке, лазерной сварке, плазменной сварке). В зависимости от различных сварочных потребностей могут быть выбраны различные типы сварочных источников питания, такие как газоэлектросварка (MIG/MAG) и аргонодуговая сварка (TIG). Среди них сварочные источники питания для дуговой сварки широко используются на малых и средних предприятиях благодаря их высокой адаптивности и умеренной стоимости. В то же время вспомогательное оборудование включает систему подачи проволоки, сварочную горелку, систему подачи газа и т. д. Система подачи проволоки точно контролирует скорость подачи проволоки, сварочная горелка отвечает за проведение тока, подачу сварочной проволоки и защитного газа, а система подачи газа изолирует воздух путем распыления защитного газа для предотвращения окисления шва и обеспечения качества шва.

3. Система технического зрения и отслеживания (блок точного позиционирования)

Система технического зрения и отслеживания является ключом к достижению "прецизионной сварки" оборудованием сварочных робототехнических комплексов и состоит в основном из камер, лазерных датчиков или оборудования 3D-зрения. Ее основная функция — определение положения, формы и контура сварного шва заготовки, а также управление роботом для корректировки траектории сварки в режиме реального времени. В реальном производстве заготовки могут иметь небольшие отклонения, деформации и другие проблемы. Система технического зрения может быстро улавливать эти отклонения и автоматически корректировать траекторию сварки для обеспечения точного совмещения точек сварки; в то же время некоторые высококлассные системы могут также обнаруживать дефекты внешнего вида сварного шва, своевременно предоставлять обратную связь и корректировать параметры для дальнейшего повышения качества сварки. Для сварки заготовок неправильной формы система отслеживания технического зрения незаменима, поскольку она может значительно снизить требования к точности зажима заготовки.

4. Система управления и программное обеспечение для программирования (блок управления и диспетчеризации)

Система управления является "центром управления" оборудованием сварочного робототехнического комплекса, отвечающим за координацию совместной работы различных модулей для обеспечения упорядоченного протекания сварочного процесса. Программное обеспечение для программирования используется для проектирования траекторий сварки, установки параметров сварки и оптимизации сварочных процессов. Операторы вводят требования к сварочным задачам в систему через пульт обучения или компьютерное программирование, и робот может выполнять сварочные операции в соответствии с заданными инструкциями. В настоящее время основные методы программирования поддерживают перетаскивание и графическое программирование. Обычные работники могут приступить к работе после 1 недели обучения, что значительно снижает порог входа; в то же время некоторые высококлассные системы поддерживают офлайн-программирование, которое позволяет планировать траектории сварки в виртуальной среде, сокращать время отладки на месте и повышать эффективность программирования.

5. Система безопасности (блок защиты)

Безопасность является основным фактором при проектировании оборудования для сварочных робототехнических станций. Система безопасности в основном состоит из защитных кожухов, кнопок аварийной остановки, решетчатых датчиков и другого оборудования, в сочетании с соответствующими программными алгоритмами для обеспечения безопасности операторов и оборудования. Защитный кожух может изолировать сильный свет, дым и брызги, образующиеся во время сварки, чтобы избежать травм операторов; решетчатый датчик может обнаруживать приближение человеческого тела, и как только кто-то входит в опасную зону, он немедленно запускает остановку робота для предотвращения несчастных случаев столкновения; кнопка аварийной остановки может быстро остановить работу оборудования в случае чрезвычайной ситуации, минимизируя риски безопасности. Для суровых условий, таких как высокая температура и пыль, также можно выбрать оборудование со степенью защиты IP54 или выше, чтобы продлить срок службы оборудования.

6. Вспомогательное оборудование (блок повышения эффективности)

Помимо вышеупомянутых основных модулей, оборудование сварочного робототехнического рабочего места также включает вспомогательное оборудование, такое как приспособления для заготовок, позиционеры, а также механизмы очистки горелки и резки проволоки. Приспособление для заготовок используется для фиксации заготовки, чтобы обеспечить ее неподвижность во время сварки и точное положение сварного шва; позиционер может вращать и переворачивать заготовку, чтобы сварной шов находился под оптимальным углом сварки, повышая эффективность и качество сварки, что особенно подходит для сварки крупных и сложных заготовок; механизм очистки горелки и резки проволоки может автоматически очищать сварочный шлак в сварочной горелке и отрезать излишки сварочной проволоки, снижая нагрузку на ручное обслуживание и предотвращая засорение горелки, влияющее на сварочные операции.

II. Основные преимущества оборудования сварочных робототехнических комплексов, решающие проблемы традиционной сварки

По сравнению с традиционной ручной сваркой и отдельным сварочным роботом, комплексное оборудование сварочных робототехнических комплексов демонстрирует значительные преимущества в эффективности, качестве, стоимости, безопасности и других аспектах благодаря преимуществам модульной интеграции, становясь основным выбором для модернизации предприятий:

1. Стабильное качество сварки и значительно повышенный процент квалификации

Через точное программное управление и отслеживание в реальном времени оборудование рабочего места сварочного робота может гарантировать, что ширина, высота и проникаемость каждого сварного шва являются равномерными, эффективно снижая распространенные дефекты, такие как неполная сварка, пропуски сварки и поры. Уровень квалификации сварного шва увеличивается с 90% при ручной сварке до более чем 99,5%. В то же время оборудование может поддерживать стабильное состояние работы в течение длительного времени, не подверженное влиянию навыков и усталости оператора, особенно подходит для отраслей с строгими требованиями к качеству сварки (таких как аэрокосмическая и медицинская техника).

2. Удвоение производственной эффективности и сокращение цикла поставки

Оборудование может работать круглосуточно без перерывов и усталости, а ежедневное время работы в 2 раза выше, чем при ручном труде; эффективность сварки одного оборудования может достигать в 2-3 раза выше, чем при ручном труде. Например, сварка кронштейнов автомобильных шасси вручную занимает 12 минут на деталь, в то время как роботизированная рабочая станция тратит всего 4 минуты, что значительно повышает производственную мощность линии. Кроме того, при смене сварочных материалов оборудование может быстро переключаться с помощью программ, а время переналадки сокращается с 2 часов вручную до 10 минут, что соответствует потребностям мелкосерийного и многономенклатурного производства.

3. Снизить комплексные затраты и повысить прибыльность

В долгосрочной перспективе оборудование сварочных робототехнических станций может значительно снизить комплексные затраты предприятий: по трудовым затратам одно оборудование может заменить 3 квалифицированных сварщика. При расчете месячной заработной платы 8 000 юаней на сварщика, годовые затраты на оплату труда могут быть сэкономлены на 288 000 юаней; по затратам на переделку, стабильное качество сварки снижает количество переделок, вызванных дефектами. После применения на заводе по производству сосудов под давлением, процент переделок снизился с 15% до 2%, что позволило сэкономить более 100 000 юаней в год на материалах для переделки; по затратам на расходные материалы, интеллектуальная система подачи проволоки точно контролирует дозировку проволоки, а процент отходов проволоки снижается с 8% при ручной подаче до 2%, что дополнительно сокращает потери.

4. Улучшить рабочую среду и обеспечить безопасность персонала

При сварке выделяются сильный свет, дым, вредные газы и высокая температура, что представляет серьезную угрозу для профессионального здоровья операторов, а также является основной причиной высокой текучести кадров сварщиков в традиционной сварочной промышленности. Оборудование сварочных робототехнических станций может работать в закрытой среде. Операторам необходимо только программировать и контролировать работу в безопасной зоне, не вступая в прямой контакт со сварочной станцией, что эффективно позволяет избежать профессиональных заболеваний, таких как электроофтальмия и пневмокониоз сварщика, улучшает условия труда и снижает риски для безопасности персонала.

5. Гибкая адаптация и расширение границ применения

Оборудование сварочного робототехнического комплекса обладает высокой гибкостью. Путем корректировки программ и подбора модулей оно может адаптироваться к сварке заготовок из различных материалов (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминиевый сплав), различной толщины и различной формы. Оно может эффективно выполнять задачи от сварки микроэлектронных компонентов до крупных стальных конструкций, от точечной сварки до сварки по сложным кривым. В то же время, некоторые высококлассные комплексы поддерживают совместную работу нескольких роботов, что позволяет осуществлять быструю сварку крупногабаритных заготовок и еще больше расширяет сценарии применения.

III. Сценарии применения оборудования рабочего места сварочного робота, охватывающие крупномасштабное производство в нескольких отраслях

С постоянным развитием технологий оборудование сварочных робототехнических комплексов получило широкое распространение во многих промышленных областях, став основным оборудованием для различных отраслей промышленности, позволяющим осуществлять автоматизированную и интеллектуальную сварку. Конкретные сценарии применения следующие:

1. Автомобильная промышленность и промышленность новых энергетических автомобилей (наиболее широко используется)

Автомобилестроение является основной областью применения оборудования для сварочных робототехнических комплексов. Будь то автомобили с двигателями внутреннего сгорания или автомобили на новой энергии, от точечной сварки кузова до дуговой сварки подрамника и лазерной герметизирующей сварки аккумуляторных блоков, все это неотделимо от поддержки сварочных робототехнических комплексов. Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет более 4000 точек сварки, 90% из которых выполняется роботами; скорость лазерной герметизирующей сварки крышек аккумуляторных блоков автомобилей на новой энергии достигает 80 мм/с, что в 5 раз быстрее ручной сварки, а деформация может контролироваться в пределах 0,3 мм, что эффективно обеспечивает герметичность аккумулятора. Кроме того, при сварке трением с перемешиванием лотков аккумуляторных батарей новых энергетических автомобилей также широко используются робототехнические комплексы для эффективной сварки алюминиевых сплавов.

2. Аэрокосмическая и оборонная промышленность (требования к высокой точности)

Аэрокосмическая и оборонная промышленность предъявляет чрезвычайно высокие требования к качеству сварки, и качество сварки напрямую связано с безопасностью продукции. Оборудование сварочных робототехнических станций стало основным оборудованием этой отрасли благодаря своим преимуществам высокой точности и высокой стабильности. Длина сварного шва на панели фюзеляжа самолета может достигать 60 м, а погрешность повторения роботизированной сварки составляет ≤0,05 мм; в топливном баке ракеты используется сварка трением с перемешиванием, прочность соединения достигает 90% от основного металла, и при этом снижается вес на 15%. Кроме того, коллаборативные сварочные роботы постепенно применяются для сварки кабин, реализуя смешанную сборку человека и машины. Один человек может управлять двумя единицами оборудования, экономя 40% рабочего времени.

3. Железнодорожная отрасль (требования к длинным прямым сварным швам)

Сварка кузовов в области рельсового транспорта (высокоскоростные поезда, метрополитен) предъявляет к основным требованиям длинные прямые швы и высокую точность, и оборудование роботизированных сварочных рабочих станций может идеально соответствовать этим требованиям. Длинный прямой шов боковой стенки кузова высокоскоростного поезда достигает 24 м, и портальная роботизированная рабочая станция может выполнить его за одну сварку с прямолинейностью ≤0,5 мм/10 м; алюминиевый кузов метрополитена использует сварку трением с перемешиванием, скорость сварки достигает 1,2 м/мин, а деформация составляет <1 мм, что значительно повышает качество сварки кузова и эффективность производства. В то же время, в процессе окончательной сборки кузова используется система "коллаборативный робот + визуальное отслеживание", что сокращает время переналадки с 2 дней до 2 часов, адаптируясь к многономенклатурному производству.

4. Судостроение и морская инженерия (требования к крупным компонентам)

Сварка в области судостроения и морской инженерии характеризуется "большими сварными швами, большими компонентами и большими площадками". Традиционная ручная сварка отличается низкой эффективностью и нестабильным качеством, а сварочные робототехнические рабочие станции могут эффективно решить эту проблему. Стыковой шов палубы балкера водоизмещением 175 000 тонн сваривается роботами, обеспечивая однократное формирование проплавления на 12 мм, что сокращает рабочее время на 30% по сравнению с ручной сваркой; магнитный мобильный робот может перемещаться по корпусу и стабильно сваривать на склоне 30°, решая проблему "леса + ручная сварка над головой" и значительно повышая эффективность и безопасность работ.

5. Машиностроение и металлоконструкции (разнообразные требования)

Спрос на сварку в машиностроительной и сталепромышленной отраслях характеризуется "полным охватом стандартных и нестандартных деталей". Оборудование сварочного робота может адаптироваться к сварке различных компонентов, таких как стандартные секции башенных кранов и стрелы строительной техники. Цикл сварки робота для стандартных секций башенных кранов составляет всего 8 минут на деталь, что в 3 раза быстрее, чем ручная работа; прочность сварного шва стрел строительной техники увеличена на 20%, а процент переделок снижен с 5% до 0,8%. Кроме того, "безобучаемая" интеллектуальная сварочная рабочая станция для стальных конструкций постепенно внедряется. 3D-видение может автоматически генерировать сварочные траектории за одно сканирование, и тысячи компонентов не требуют ручного программирования, при этом уровень адаптивности увеличен до 85%.

6. Новые области применения (требования к точности)

В дополнение к вышеупомянутым традиционным областям, оборудование для рабочих станций сварочных роботов также постепенно проникает в новые области, такие как фотогальваника, накопление энергии и медицинские устройства. Для сварки толстостенных оцинкованных труб фотогальванических отслеживающих кронштейнов используется роботизированная MAG-сварка, а стойкость к коррозии от солевого тумана может достигать 500 часов; жидкостная охлаждающая пластина для накопления энергии использует лазерную сварку с соблюдением IP67 на уровне 99%; коллаборативный робот чистой комнаты в области медицинских устройств может осуществлять лазерную сварку + полировку за один шаг, соответствуя требованиям чистоты уровня 100,000 и адаптируясь к потребностям точной сварки.

IV. Навыки выбора оборудования сварочного робототехнического комплекса, точное соответствие потребностям предприятия

Оборудование рабочего места сварочного робота является индивидуальным оборудованием. Разные отрасли, разные детали и разные сварочные процессы имеют большие различия в требованиях к оборудованию. Слепой выбор может привести к несоответствию между оборудованием и потребностями, потере инвестиционных затрат и другим проблемам. Следующие 4 основных навыка выбора помогают предприятиям точно соответствовать своим потребностям и максимизировать выгоды:

1. Уточнить сварочный процесс и характеристики детали, зафиксировать основную конфигурацию

Прежде всего, необходимо уточнить сварочный процесс предприятия. Если используется дуговая сварка MIG/MAG, можно выбрать 6-осевой робот с полезной нагрузкой 6-10 кг, в сочетании со стабильной системой подачи проволоки и источником питания для дуговой сварки; если используется лазерная сварка, следует выбрать робота, поддерживающего интеграцию лазерной горелки, с точностью повторного позиционирования ±0,1 мм; если используется точечная сварка, следует выбрать тяжелый робот с большим вылетом (полезная нагрузка 60-90 кг) для адаптации к весу сварочного зажима. В то же время, выбирайте оборудование в соответствии с материалом, толщиной и размером заготовки: для заготовок сложной формы выбирайте роботов с более чем 6 степенями свободы; для больших заготовок выбирайте модели с размахом руки ≥1,4 м; для прецизионных заготовок отдавайте предпочтение системе отслеживания зрения.

2. Оценить производственные потребности, сбалансировать эффективность и стоимость

Выбор оборудования в соответствии с производственной мощностью и объемом производства предприятия: для крупномасштабного массового производства можно выбрать многороботные коллаборативные рабочие станции в сочетании с позиционерами и системами автоматической загрузки/выгрузки для повышения эффективности производства; для мелкосерийного и многономенклатурного производства можно выбрать гибкие одностанковые рабочие станции для поддержки быстрой переналадки и снижения затрат на оборудование. В то же время малые и средние предприятия могут отдавать предпочтение отечественному оборудованию, которое на 30-50% дешевле импортных брендов, а основные функции могут удовлетворить потребности большинства сценариев; для высокотехнологичных областей с чрезвычайно высокими требованиями к стабильности можно выбрать импортные бренды (например, Fanuc, ABB) со средним временем безотказной работы ≥10 000 часов.

3. Обратить внимание на ключевые параметры для обеспечения производительности оборудования

При выборе необходимо ориентироваться на ключевые параметры оборудования: повторяемость позиционирования, которая для точечной сварки должна быть ≤±0,1 мм, а для сварки обычных металлоконструкций может быть снижена до ±0,5 мм; скорость сварки, рекомендуется выбирать модели с регулируемым диапазоном 500-1500 мм/с для соответствия ритму производственной линии; грузоподъемность, для сварочных роботов дуговой сварки достаточно 6-10 кг, а модели на 8 кг можно выбирать с учетом сварочной горелки и датчика; степень защиты, в условиях высоких температур и пыли следует выбирать оборудование со степенью защиты IP54 или выше, чтобы избежать повреждения оборудования. Кроме того, следует обратить внимание на программную экосистему оборудования, и отдавать предпочтение системам с богатыми библиотеками процессов и поддержкой графического программирования для снижения порога эксплуатации.

4. Уделяйте внимание гарантийному обслуживанию и снижайте эксплуатационные расходы

Оборудование сварочных робототехнических комплексов является прецизионным, поэтому последующее техническое обслуживание и поддержка имеют решающее значение. При выборе необходимо отдавать предпочтение производителям с безупречным послепродажным обслуживанием, а также выбирать бренды, имеющие местные сервисные центры и круглосуточную техническую поддержку, чтобы сократить время простоя оборудования в случае сбоя. В то же время следует обратить внимание на функцию самодиагностики оборудования, которая позволяет в режиме реального времени отслеживать состояние оборудования и предупреждать о неисправностях (например, перегрев двигателя, утечка воздуха), снижая сложность и стоимость обслуживания. Кроме того, необходимо убедиться, предоставляет ли производитель такие услуги, как монтаж, ввод в эксплуатацию и обучение персонала, чтобы обеспечить быстрое введение оборудования в эксплуатацию.

V. Навыки обслуживания оборудования сварочных робототехнических комплексов, продление срока службы оборудования

Высококачественное оборудование сварочных робототехнических комплексов в сочетании с научным обслуживанием может значительно продлить срок службы, снизить эксплуатационные расходы и обеспечить долгосрочную стабильную работу оборудования. Конкретные навыки обслуживания следующие:

Регулярный осмотр: Перед ежедневной эксплуатацией проверьте, нормально ли работают шарниры манипулятора робота, сварочный источник питания и система подачи проволоки, а также чувствительны ли датчики и кнопки аварийной остановки. При обнаружении каких-либо отклонений немедленно остановите машину для технического обслуживания; еженедельно проверяйте кабели и воздушные трубки на наличие повреждений, а также соединения на предмет ослабления, чтобы избежать влияния на работу оборудования.
Чистка и техническое обслуживание: После ежедневной эксплуатации очистите сварочный шлак и пятна в сварочной горелке и сопле, а также очистите линзу датчика машинного зрения, чтобы избежать засорения и загрязнения; ежемесячно добавляйте смазочное масло в шарниры манипулятора робота и удаляйте пыль со сварочного источника питания для обеспечения плавной работы оборудования.
Стандартная эксплуатация: Операторы должны программировать и эксплуатировать оборудование в строгом соответствии с эксплуатационными спецификациями, избегать перегрузок и не изменять параметры оборудования по своему усмотрению; в случае возникновения аномалии во время сварки немедленно нажмите кнопку аварийной остановки и продолжайте работу после устранения неисправностей, чтобы предотвратить повреждение оборудования.
Стандартное хранение: Оборудование должно храниться в сухом, вентилируемом и прохладном месте, чтобы избежать влаги, высоких температур, воздействия солнечных лучей и скопления пыли; при длительном неиспользовании отключите питание, полностью очистите и защитите оборудование, а также регулярно запускайте его для пробной эксплуатации, чтобы предотвратить старение компонентов.

Заключение: Выберите правильное оборудование для рабочей станции сварочного робота, чтобы способствовать интеллектуальной модернизации предприятия

С постоянным развитием интеллектуального обновления производства оборудование рабочих станций с сварочными роботами стало ключом для предприятий, чтобы преодолеть瓶颈 традиционной сварки и реализовать снижение затрат и увеличение эффективности. Оно может не только решить многие болевые точки ручной сварки, но и помочь предприятиям реализовать стандартизацию и интеллектуализацию сварочного процесса, а также улучшить качество продукции и конкурентоспособность на рынке. Будь то высокотехнологичные области, такие как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, или традиционные области, такие как машиностроение и стальные конструкции, выбор оборудования рабочих станций с сварочными роботами, соответствующего их собственным потребностям, может привести к тройному улучшению производственной эффективности, качества продукции и экономических выгод.

Если вам нужно узнать больше о рекомендациях по выбору и деталях продуктов оборудования для сварочных роботизированных рабочих мест, или вам необходимо настроить план рабочего места, который соответствует вашим производственным потребностям, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам. У нас есть профессиональная команда НИОКР и техническая команда, предоставляющая услуги «одного окна» от выбора, проектирования, установки и наладки до послепродажного обслуживания, помогая вашему предприятию быстро реализовать автоматизацию сварки и интеллектуальное обновление и воспользоваться возможностями развития отрасли.

Контакт

Оставьте свою информацию, и мы свяжемся с вами.