Сварочные коботы

Сварочный кобот — это коллаборативный робот-манипулятор со сварочным инструментом, чаще всего с MIG/MAG- или TIG-горелкой, специализированным программным обеспечением и средствами безопасности. В отдельных конфигурациях возможна интеграция лазерной сварочной головки, однако такие решения требуют отдельного расчета лазерной безопасности и организации защитной зоны. Кобот может использоваться в общем рабочем пространстве с человеком, если безопасность такого режима подтверждена оценкой рисков всей роботизированной системы.

Компания «LT Robotics» подбирает, поставляет и внедряет сварочные комплексы на базе коботов на предприятиях по всей России.

Принцип работы

Кобот для сварки работает по заданной программе, которая определяет траекторию, скорость и пространственное положение инструмента. Оператор задает эти параметры до запуска одним из способов, предусмотренных конкретной системой:

• вручную ведет манипулятор с горелкой по линии будущего шва, а система фиксирует точки и траекторию;

• задает или корректирует траекторию через интерфейс на сенсорном пульте.

После задания и проверки программы кобот перемещает горелку вдоль шва с установленной скоростью и ориентацией инструмента. Это помогает поддерживать стабильные параметры движения на всем протяжении шва.

При использовании цифрового сварочного источника роботизированная система может обмениваться с ним данными через промышленный интерфейс, например Modbus TCP, PROFINET или EtherNet/IP. В зависимости от конкретного источника и комплектации из программы могут задаваться сварочные режимы: ток, напряжение или синергетическая программа, скорость подачи проволоки и другие параметры.

Подача защитного газа может управляться автоматически при наличии соответствующего газового модуля. Если источник не поддерживает цифровой обмен, часть параметров устанавливается непосредственно на сварочном оборудовании, а кобот отвечает за перемещение и позиционирование горелки.

Во время сварки постоянное присутствие оператора рядом с коботом не требуется. Нахождение персонала вблизи работающего комплекса допускается только при соблюдении предусмотренных проектом мер безопасности. При необходимости оператор может остановить процесс, а корректировку программы или траектории выполняют в безопасном режиме.

Безопасность при работе со сварочным коботом

Состав средств безопасности определяется по результатам оценки рисков до изготовления и ввода комплекса в эксплуатацию. При этом необходимо учитывать не только движение манипулятора, но и опасности самого сварочного процесса.

Встроенные функции контроля усилия и момента, ограничения скорости и рабочей зоны, а также обнаружения столкновений помогают снизить риски, связанные с движением кобота. При обнаружении контакта или столкновения система выполняет предусмотренный безопасный останов с учетом времени реакции, тормозного пути, скорости и нагрузки.

Использование кобота в ряде случаев позволяет отказаться от традиционного сплошного ограждения робота или сократить его объем. Однако сварка создает отдельные опасные факторы: ультрафиолетовое и инфракрасное излучение дуги, сварочные брызги, горячие детали и сварочный аэрозоль. Для защиты персонала применяются УФ-защитные шторки или экраны, местная вытяжка и фильтрация, средства индивидуальной защиты и другие меры.

Если необходимо контролировать вход человека в опасную зону, дополнительно применяются сертифицированные лазерные сканеры безопасности, световые завесы, блокировки и другие защитные устройства. Они решают задачу контроля доступа, но не заменяют защиту от излучения дуги, дыма и брызг. Для комплексов с лазерной сваркой требуется отдельный комплекс мер лазерной безопасности.

Назначение

Коллаборативные сварочные роботы позволяют:

• повышать стабильность качества сварных швов за счет повторяемости траектории и режимов;

• увеличивать производительность на повторяющихся операциях;

• снижать физическую нагрузку на сварщика, перераспределяя операции между человеком и роботом;

• быстрее переналаживать сварочный пост при смене номенклатуры по сравнению со многими классическими роботизированными ячейками.

Роль сварщика при этом меняется: вместо постоянного выполнения однотипных швов он в большей степени занимается подготовкой изделия, настройкой, контролем процесса и оценкой качества. Такой подход особенно интересен для мелкосерийного и среднесерийного производства, где важны гибкость и сравнительно быстрая переналадка.

Когда сварочный кобот особенно эффективен

• на производстве с повторяющимися сварными соединениями и стабильной геометрией деталей;

• при мелкосерийном и среднесерийном выпуске с периодической сменой номенклатуры;

• при дефиците квалифицированных сварщиков и необходимости перераспределить их на более сложные операции;

• • а участках с ограниченным пространством, где сложно разместить крупную традиционную роботизированную ячейку;

• когда один мобильный комплекс планируется использовать на нескольких сварочных постах.

Сферы применения

Сварочные коботы применяются в отраслях, где требуется гибкость, повторяемость и возможность относительно быстрой смены номенклатуры.

Машиностроение и металлоконструкции:

• узлы, рамы, кронштейны и корпусные детали;

• балки, фермы, опоры и другие металлоконструкции;

• отдельные повторяющиеся швы на узлах спецтехники и крупногабаритных изделиях.

Транспортное машиностроение:

• сварка отдельных узлов и элементов рам, подрамников и корпусных конструкций;

• повторяющиеся операции в судостроении и производстве транспортного оборудования при наличии подходящей зоны доступа.

Энергетика и нефтегаз:

• отдельные сварочные операции при изготовлении теплообменного, котельного и другого оборудования;

• типовые соединения труб, арматуры и элементов конструкций при соблюдении требований к технологии и контролю качества.

Производство металлоизделий:

• металлические каркасы, мебельные элементы и декоративные конструкции;

• корпуса, кронштейны, элементы ограждений и другие серийно повторяющиеся изделия.

Для крупногабаритных и ответственных конструкций применимость кобота оценивается отдельно. Важны доступность шва, рабочая зона манипулятора, повторяемость установки детали, качество подготовки кромок, наличие позиционеров и оснастки, а также требования к технологии сварки и приемочному контролю.

Когда лучше использовать классического промышленного робота

Кобот подходит не для каждой сварочной задачи. При крупносерийном выпуске, высоком требуемом темпе, большой рабочей зоне, использовании тяжелой оснастки или необходимости максимально автономной работы более эффективным может быть классический промышленный робот в специализированной сварочной ячейке. Выбор делается по результатам анализа такта, номенклатуры, геометрии изделий, требований к качеству и экономики проекта.

Решения от «LT Robotics»

Компания «LT Robotics» предлагает решения для автоматизации сварки, в том числе сварочный кобот на мобильной платформе. Такой комплекс можно перемещать между рабочими постами, что удобно при частой смене задач.

Закрепление платформы на парковочном модуле обеспечивает повторяемое базирование комплекса относительно позиционирующего приспособления. Если тип детали, ее базирование и приспособление не меняются, сохраненную программу можно использовать повторно после проверки положения и траектории. При изменении детали, оснастки или базирования выполняются корректировка программы и контрольный прогон.

Для стабильного качества шва важно обеспечить повторяемую установку не только самого кобота, но и изделия в сварочном приспособлении.

Что нужно для предварительной оценки проекта

Чтобы оценить возможность роботизации сварки, достаточно прислать:

• чертежи или 3D-модели деталей и сварных узлов;

• фотографии или видео текущего процесса;

• тип сварки и применяемые материалы;

• требуемую производительность и режим работы участка;

• данные о номенклатуре и частоте переналадок;

• информацию о доступном пространстве и существующей оснастке.

Готовы обсудить автоматизацию сварки на вашем производстве? Если вы выбираете кобота для сварки или хотите сравнить коллаборативное решение с классической роботизированной ячейкой, инженеры «LT Robotics» помогут оценить применимость технологии, подобрать конфигурацию и рассчитать стоимость проекта. Цена определяется индивидуально в зависимости от оборудования, оснастки и объема интеграции.