Robotsvejsning

Svejsning med robotter eller robotsvejsning [1] [2]  - svejsning ved hjælp af robotter , der automatiserer både selve svejseprocessen og arbejder med at flytte og bearbejde dele og produkter. Gasmetalbuesvejsning er ofte automatiseret, men for at robotten skal fungere, forbereder operatøren materialer og programmerer sit arbejde. Robotsvejsning er almindeligt anvendt til modstandspunktsvejsning og lysbuesvejsning i bilindustrien.

Historie

Robotsvejsning er en af ​​de mest almindelige anvendelser af robotteknologi i dag . Det første område med udbredt brug af industrirobotter var netop punktsvejsning (allerede i 1969 installerede General Motors 26 Unimate robotter på en automatiseret linje til punktsvejsning af bilkarosserier ) [3] . Brugen af ​​svejserobotter (primært i bilindustrien ) er vokset betydeligt siden 1980'erne; siden da er antallet af sådanne robotter, der bruges i industrien, og rækkevidden af ​​deres anvendelser vokset eksponentielt. I 2005 blev mere end 120.000 robotter brugt i den nordamerikanske industri, omkring halvdelen af ​​dem til svejsning [4] . Hvad angår Rusland, er 80 % af industrirobotter, der i øjeblikket importeres til landet, svejserobotter [5] .

Væksten i brugen af ​​robotter var primært begrænset af de høje omkostninger ved udstyr og deres begrænsning til avancerede applikationer; dog allerede i 2014 introducerede den japanske virksomhed FANUC en lavpris buesvejsningsrobot for at give små producenter omkostningseffektiv robotbuesvejsning [6] .

Robotisering af svejsning har udviklet sig hurtigt i de senere år, omkring 20% ​​af industrirobotter er involveret i svejsning.

Enheden af ​​svejserobotter

Ved deres struktur er de fleste svejserobotter manipulationsrobotter , der tilhører to klasser: 1) robotter af en sekventiel struktur (med en åben kinematisk kæde af aktuatoren); 2) robotter med parallel struktur (sidstnævnte har højere strukturel stivhed, men arbejdsvolumenet er mindre, og omkostningerne er meget højere) [7] [8] . Til svejsning af store strukturer (f.eks. i skibsbygning ) bruges også mobile svejserobotter [9] .

I stigende grad udbredt i industrien er robotkomplekser , herunder flere (nogle gange hundreder) af samtidigt fungerende svejserobotter [10] [11] , samt robotter til at udføre hjælpeoperationer (ladning og montering) [12] . Robotkomplekset til svejsning omfatter et manipulationssystem, svejseudstyr, kontrolanordninger og måleanordninger [13] .

Robotisering af svejsearbejde har påvirket flere typer svejsning, herunder:

• punktsvejsning (robotiseringen af ​​en sådan svejsning har fået den største udvikling: andelen af ​​robotter til punktsvejsning udgør ca. 30 % af den samlede flåde af industrirobotter [3] ), hvor manipulatoren er udstyret med svejsetænger (sådan svejsning). kan udføres i enhver rumlig position, således at manipulatoren skal have mindst seks grader af mobilitet, selvom det nogle gange er muligt at klare sig med fem grader af mobilitet) [14] ;
• buesvejsning (dets robotisering er også blevet bredt udviklet, selvom automatiseringen af ​​buesvejsning, på trods af svejseprocessens relative enkelhed, kompliceres af en lang række faktorer, der påvirker denne proces [15] ), hvortil manipulatoren er udstyret med et svejsehoved med en elektrode, desuden for at lave svejsninger i den optimale position (hvor elektroden skal være vinkelret på arbejdsfladen [16] ), skal manipulatoren have mindst fem frihedsgrader med et aksesymmetrisk svejseværktøj og kl. mindst seks med en ikke-aksesymmetrisk) [17] ;
• friktionsrørsvejsning , hvor manipulatorens arbejdslegeme bærer et hurtigt roterende værktøj - en stang bestående af en fortykket støttekrave og en udragende spids, som langsomt dykker ned i samlingen af ​​de dele, der skal svejses, hvorefter værktøjet flyttes langs fugelinjen (på grund af trykket fra støttekraven på overfladen af ​​kanterne opvarmes deres materiale på grund af intern friktion og undergår plastisk deformation , så delene samles uden at smelte - i den faste fase; manipulatoren skal have fem til seks frihedsgrader, opretholdelse af et lille (1,5-4,5 °) hældningsværktøj i svejseretningen) [8] ;
• ultralydssvejsning (bruges især til installation af interne forbindelser af integrerede kredsløb ), hvor manipulatorens arbejdslegeme bærer et svejseværktøj, der består af en ultralydsgenerator, en bølgeleder og en svejsenål [18] .

I de simpleste tilfælde svejser en svejserobot dele efter et givet program; de bruger også online robottræningsteknologier (for eksempel, før der udføres buesvejsning, udføres elektroden - uden at tænde for lysbuen - langs den fremtidige svejsning, og den opnåede information bruges i robotprogrammets kontrolsystem) [19 ] . I mere komplekse tilfælde tager robotten højde for information, der kommer fra forskellige sensorer [20] ; i dette tilfælde bruges systemer med teknisk syn og kraft-drejningsmoment, laserafstandsmålere , sonder med strain gauges , og robotkontrolsystemet bliver et adaptivt kontrolsystem [2] [21] .

Fordele ved robotsvejsning

Robotisering af svejseoperationer kan øge produktionseffektiviteten flere gange. Brugen af ​​svejserobotter, der fungerer som et nøgleelement i fleksibel automatiseret produktion , gør det muligt at sikre høj kvalitet af svejsede samlinger, reducere procentdelen af ​​defekter og redde en person fra monotont arbejde [8] . Robotisering af svejsning gør det muligt at opnå betydelige besparelser i svejsematerialer og elektricitet, reducere svejsedeformationer [22] . Det åbner mulighed for at udføre produktion på et mindre område uden at kræve væsentlige omkostninger (uundgåeligt ved manuel svejsning) til arbejdsbeskyttelsesforanstaltninger og til aflønning af professionelle svejsere. Selvom omkostningerne ved svejserobotter er relativt høje, betaler investeringen sig ret hurtigt [15] .

Reduktion af produktionstiden og sikring af identiteten af ​​det færdige produkt, opnået under betingelserne for robotproduktion, er også meget vigtigt. Samtidig medfører svejserobotisering udgifter til uddannelse af personale, der programmerer og vedligeholder robotter, og stiller strenge krav til samling og placering af de emner, der skal svejses [11] .

Noter

1. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 340, 381.
2. ↑ 1 2 Breido I. V., Zhabelova G. A.  Principper for adaptiv kontrol af elektriske drev i en svejserobotmanipulator  // Avtomatika. Informatik. - 2007. - T. 1-2 . - S. 38-40 .
3. ↑ 1 2 Romanov R. R.  Computersimulering af robotbevægelse til modstandspunktsvejsning  // Postulat. - 2018. - Nr. 6 . Arkiveret fra originalen den 2. januar 2019.  - Art. 119 (9 sider).
4. ↑ Cary H. B., Helzer S. C. . Moderne svejseteknologi. 6. udg. - Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall, 2005. - xiii + 715 s. — ISBN 0-13-113029-3 .  — S. 316.
5. ↑ Lenchik I. V., Rodionova I. N., Gorokhov A. A.  Problemer og udsigter for udviklingen af ​​svejseproduktion i Rusland  // Elektrisk udstyr: drift og reparation. - 2016. - Nr. 11-12 . - S. 69-72 .
6. ↑ Crain's Detroit Business: Subscription Center
7. ↑ Mendes N., Neto P., Loureiro A., Moreira A. P.  Maskiner og kontrolsystemer til friction stir welding: A review  // Materials & Design. - 2016. - Bd. 90. - S. 256-265. - doi : 10.1016/j.matdes.2015.10.124 . Arkiveret fra originalen den 3. januar 2019.
8. ↑ 1 2 3 Komova O. I., Maslov A. N., Osadchenko N. V. Atomfunktioner  og konstruktion af programbevægelsen af ​​en svejserobot  // Bulletin of the MSTU im. N.E. Bauman. Serie: Naturvidenskab. - 2018. - Nr. 5 (80) . - S. 15-36 . — doi : 10.18698/1812-3368-2018-5-15-36 . Arkiveret fra originalen den 9. december 2018.
9. ↑ Nguyen Doan Cuong, Lubenko V. N.  Forbedring af processen med at svejse kantsvejsninger af buede og korrugerede skibsstrukturer med en mobil svejserobot  // Bulletin fra Astrakhan State University. tech. universitet Serie: Marineudstyr og -teknologi. - 2009. - Nr. 1 . - S. 66-71 .
10. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 342-343.
11. ↑ 1 2 Koltygin D.S., Romanyuk D.Yu.  Analyse og træk ved brugen af ​​svejserobotter  // Proceedings of the Bratsk State University. universitet Serie: Natur- og ingeniørvidenskab. - 2016. - T. 2 . - S. 138-141 .
12. ↑ Ivanov, 2017 , s. 185-187.
13. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 346.
14. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 343-344.
15. ↑ 1 2 Koshcheev A. A.  Konstruktion af en programbevægelse af en robot til buesvejsning  // Postulat. - 2018. - Nr. 6 . Arkiveret fra originalen den 2. januar 2019.  - Art. 47 (10 s.).
16. ↑ Zenkevich, Jusjtjenko, 2004 , s. 25.
17. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 343.
18. ↑ Ivanov, 2017 , s. 189-193.
19. ↑ Zenkevich, Jusjtjenko, 2004 , s. 29.
20. ↑ Turek F. D.  Machine Vision Fundamentals: How to Make Robots 'Se'  // NASA Tech Briefs magazine. - 2011. - Bd. 35, nr. 6. - S. 60-62. Arkiveret fra originalen den 16. november 2018.
21. ↑ Zenkevich, Jusjtjenko, 2004 , s. 29-30.
22. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 340.

Litteratur

• Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A.  Automatisering af svejseprocesser. - M . : Forlag af MSTU im. N. E. Bauman, 2014. - 424 s. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .
• Zenkevich S. L., Jusjtjenko A. S.  Grundlæggende om kontrol af manipulerende robotter. 2. udg. - M . : Forlag af MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 s. - (Robotik). — ISBN 5-7038-2567-9 .
• Ivanov A. A.  Fundamentals of robotics. 2. udg. — M. : INFRA-M, 2017. — 223 s. - ISBN 978-5-16-012765-1 .

Links

• Robotisk friktionssvejsning video