Sudura robot

Sudarea prin roboți sau sudarea robotizată [1] [2]  - sudare cu roboți care automatizează atât procesul de sudare în sine, cât și lucrează la piese și produse în mișcare și prelucrare. Sudarea cu arc metalic cu gaz este adesea automatizată, dar pentru ca robotul să funcționeze, operatorul pregătește materialele și își programează lucrul. Sudarea robotizată este utilizată în mod obișnuit pentru sudarea prin puncte cu rezistență și sudarea cu arc în industria auto.

Istorie

Sudarea robotică este una dintre cele mai comune aplicații ale roboticii în prezent . Primul domeniu de utilizare pe scară largă a roboților industriali a fost tocmai sudarea în puncte (deja în 1969, General Motors a instalat 26 de roboți Unimate pe o linie automatizată pentru sudarea în puncte a caroseriilor ) [3] . Utilizarea roboților de sudare (în primul rând în industria auto ) s-a extins semnificativ începând cu anii 1980; de atunci, numărul de astfel de roboți utilizați în industrie și gama de aplicații ale acestora a crescut exponențial. În 2005, în industria nord-americană au fost folosiți peste 120.000 de roboți, aproximativ jumătate dintre ei pentru sudare [4] . În ceea ce privește Rusia, 80% dintre roboții industriali importați în prezent în țară sunt roboți de sudare [5] .

Creșterea utilizării roboților a fost limitată în primul rând de costul ridicat al echipamentelor și de limitarea acestora la aplicații high-end; cu toate acestea, deja în 2014, corporația japoneză FANUC a introdus un robot de sudură cu arc cu costuri reduse pentru a oferi micilor producători sudare robotică cu arc rentabilă [6] .

Robotizarea sudurii s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, aproximativ 20% dintre roboții industriali sunt implicați în sudare.

Dispozitivul roboților de sudare

Prin structura lor, majoritatea roboților de sudare sunt roboți de manipulare aparținând la două clase: 1) roboți cu o structură secvențială (cu lanț cinematic deschis al actuatorului); 2) roboți cu structură paralelă (aceștia din urmă au o rigiditate structurală mai mare, dar volumul de lucru este mai mic, iar costul este mult mai mare) [7] [8] . Pentru sudarea structurilor mari (de exemplu, în construcțiile navale ), se folosesc și roboți mobili de sudură [9] .

Din ce în ce mai răspândite în industrie sunt complexele robotizate , incluzând mai mulți (uneori sute) de roboți de sudare care funcționează simultan [10] [11] , precum și roboți pentru efectuarea de operațiuni auxiliare (încărcare și asamblare) [12] . Complexul robotizat pentru sudare include un sistem de manipulare, echipamente de sudare, dispozitive de control și dispozitive de măsurare [13] .

Robotizarea lucrărilor de sudare a afectat mai multe tipuri de sudare, inclusiv:

• sudarea în puncte (robotizarea unei astfel de suduri a primit cea mai mare dezvoltare: ponderea roboților pentru sudarea în puncte reprezintă aproximativ 30% din flota totală de roboți industriali [3] ), în care manipulatorul este echipat cu clești de sudură (cum ar fi sudarea). poate fi executat în orice poziție spațială, astfel încât manipulatorul trebuie să aibă cel puțin șase grade de mobilitate, deși uneori este posibil să se descurce cu cinci grade de mobilitate) [14] ;
• sudarea cu arc (robotizarea sa a fost, de asemenea, dezvoltată pe scară largă, deși automatizarea sudării cu arc, în ciuda simplității relative a procesului de sudare, este complicată de un număr mare de factori care influențează acest proces [15] ), pentru care manipulatorul este echipat cu un cap de sudura cu electrod, de altfel, pentru a realiza suduri in pozitie optima (la care electrodul trebuie sa fie perpendicular pe suprafata de lucru [16] ), manipulatorul trebuie sa aiba cel putin cinci grade de libertate cu o unealta de sudura axisimetrica si la cel puțin șase cu una axisimetrică) [17] ;
• sudare prin frecare cu agitare , în care corpul de lucru al manipulatorului poartă o unealtă care se rotește rapid - o tijă constând dintr-un guler de sprijin îngroșat și un vârf proeminent, care se cufundă încet în îmbinarea pieselor care urmează să fie sudate, după care unealta este mutată de-a lungul liniei de îmbinare (datorită presiunii gulerului de sprijin pe suprafața marginilor, materialul lor este încălzit din cauza frecării interne și suferă deformare plastică , astfel încât piesele să fie îmbinate fără să se topească - în fază solidă; manipulatorul trebuie să aibă cinci până la șase grade de libertate, menținând o sculă de înclinare mică (1,5-4,5 °) în direcția de sudare) [8] ;
• sudare cu ultrasunete (folosită, în special, la instalarea conexiunilor interne ale circuitelor integrate ), în care corpul de lucru al manipulatorului poartă o unealtă de sudură, constând dintr-un generator de ultrasunete, un ghid de undă și un ac de sudare [18] .

In cele mai simple cazuri, un robot de sudura sudeaza piese dupa un program dat; ei folosesc, de asemenea, tehnologii de pregătire a roboților on-line (de exemplu, înainte de a efectua sudarea cu arc, electrodul este efectuat - fără pornirea arcului - de-a lungul viitoarei suduri, iar informațiile obținute sunt utilizate în sistemul de control al programului robotului) [19] ] . În cazuri mai complexe, robotul ia în considerare informațiile provenite de la diverși senzori [20] ; în acest caz, se folosesc sisteme de viziune tehnică și de detectare a forței-cuplu, telemetrie laser , sonde cu tensiometre , iar sistemul de control al robotului devine un sistem de control adaptiv [2] [21] .

Beneficiile sudării robotizate

Robotizarea operațiunilor de sudare poate crește eficiența producției de câteva ori. Utilizarea roboților de sudură, care acționează ca un element cheie al producției automate flexibile , face posibilă asigurarea de înaltă calitate a îmbinărilor sudate, reducerea procentului de defecte și salvarea unei persoane de la munca monotonă [8] . Robotizarea sudurii permite realizarea unor economii semnificative de materiale de sudură și energie electrică, reducerea deformațiilor de sudare [22] . Se deschide posibilitatea desfășurării producției pe o suprafață mai mică, fără a necesita costuri semnificative (inevitabile în sudarea manuală) pentru măsurile de protecție a muncii și pentru remunerarea sudorilor profesioniști. Deși costul roboților de sudare este relativ mare, investiția se amortizează destul de repede [15] .

Reducerea timpului de producție și asigurarea identității produsului finit, realizată în condițiile producției robotizate, sunt, de asemenea, foarte importante. Totodată, robotizarea sudării implică costul de instruire a personalului care programează și întreține roboți, punând cerințe stricte privind asamblarea și poziționarea pieselor de sudat [11] .

Note

1. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , p. 340, 381.
2. ↑ 1 2 Breido I. V., Zhabelova G. A.  Principiile controlului adaptiv al acționărilor electrice ale unui robot-manipulator de sudură  // Avtomatika. Informatica. - 2007. - T. 1-2 . - S. 38-40 .
3. ↑ 1 2 Romanov R. R.  Simulare computerizată a mișcării robotului pentru sudarea prin puncte de rezistență  // Postulat. - 2018. - Nr 6 . Arhivat din original pe 2 ianuarie 2019.  - art. 119 (9 p.).
4. ↑ Cary H. B., Helzer S. C. . Tehnologia modernă de sudare. a 6-a ed. - Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall, 2005. - xiii + 715 p. — ISBN 0-13-113029-3 .  — P. 316.
5. ↑ Lenchik I. V., Rodionova I. N., Gorokhov A. A.  Probleme și perspective pentru dezvoltarea producției de sudare în Rusia  // Echipamente electrice: operare și reparare. - 2016. - Nr. 11-12 . - S. 69-72 .
6. ↑ Crain's Detroit Business: Centrul de abonamente
7. ↑ Mendes N., Neto P., Loureiro A., Moreira A. P.  Mașini și sisteme de control pentru sudarea prin frecare cu agitare: o recenzie  // Materiale și design. - 2016. - Vol. 90. - P. 256-265. - doi : 10.1016/j.matdes.2015.10.124 . Arhivat din original pe 3 ianuarie 2019.
8. ↑ 1 2 3 Komova O. I., Maslov A. N., Osadchenko N. V.  Funcții atomice și construcția mișcării programului unui robot de sudură  // Buletinul MSTU im. N.E. Bauman. Seria: Științe ale naturii. - 2018. - Nr 5 (80) . - S. 15-36 . — doi : 10.18698/1812-3368-2018-5-15-36 . Arhivat din original pe 9 decembrie 2018.
9. ↑ Nguyen Doan Cuong, Lubenko V. N.  Îmbunătățirea procesului de sudare filet a structurilor de nave curbate și ondulate cu un robot mobil de sudură  // Buletinul Universității de Stat Astrakhan. tehnologie. universitate Seria: Echipamente și tehnologie marine. - 2009. - Nr. 1 . - S. 66-71 .
10. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , p. 342-343.
11. ↑ 1 2 Koltygin D.S., Romanyuk D.Yu.  Analiza și caracteristicile utilizării roboților de sudură  // Proceedings of the Bratsk State University. universitate Seria: Științe naturale și inginerești. - 2016. - T. 2 . - S. 138-141 .
12. ↑ Ivanov, 2017 , p. 185-187.
13. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , p. 346.
14. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , p. 343-344.
15. ↑ 1 2 Koshcheev A. A.  Construcția unei mișcări de program a unui robot pentru sudarea cu arc  // Postulat. - 2018. - Nr 6 . Arhivat din original pe 2 ianuarie 2019.  - art. 47 (10 p.).
16. ↑ Zenkevici, Iuşcenko, 2004 , p. 25.
17. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , p. 343.
18. ↑ Ivanov, 2017 , p. 189-193.
19. ↑ Zenkevici, Iuşcenko, 2004 , p. 29.
20. ↑ Turek F. D.  Fundamentele privind viziunea artificială: Cum să faci roboții să „Vedă”  // Revista NASA Tech Briefs. - 2011. - Vol. 35, nr. 6. - P. 60-62. Arhivat din original pe 16 noiembrie 2018.
21. ↑ Zenkevici, Iuşcenko, 2004 , p. 29-30.
22. ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , p. 340.

Literatură

• Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A.  Automatizarea proceselor de sudare. - M . : Editura MSTU im. N. E. Bauman, 2014. - 424 p. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .
• Zenkevich S. L., Yushchenko A. S.  Fundamentele controlului roboților manipulatori. a 2-a ed. - M . : Editura MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 p. - (Robotică). — ISBN 5-7038-2567-9 .
• Ivanov A. A.  Fundamentele roboticii. a 2-a ed. — M. : INFRA-M, 2017. — 223 p. - ISBN 978-5-16-012765-1 .

Link -uri

• Video de sudare prin frecare robotică