Robotické svařování
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od
verze recenzované 22. ledna 2019; kontroly vyžadují
10 úprav .
Svařování roboty neboli robotické svařování [1] [2] - svařování pomocí robotů , které automatizují jak samotný proces svařování , tak práci na pohybu a zpracování dílů a výrobků. Plynové obloukové svařování kovů je často automatizované, ale aby robot mohl pracovat, operátor připravuje materiály a programuje jeho práci. Robotické svařování se běžně používá pro odporové bodové svařování a obloukové svařování v automobilovém průmyslu.
Historie
Robotické svařování je dnes jednou z nejběžnějších aplikací robotiky . První oblastí širokého použití průmyslových robotů bylo přesné bodové svařování (již v roce 1969 General Motors nainstaloval 26 robotů Unimate na automatizovanou linku pro bodové svařování karoserií automobilů ) [3] . Použití svařovacích robotů (především v automobilovém průmyslu ) se od 80. let výrazně rozšířilo; od té doby počet takových robotů používaných v průmyslu a rozsah jejich aplikací exponenciálně vzrostl. V roce 2005 bylo v severoamerickém průmyslu použito více než 120 000 robotů, z toho asi polovina pro svařování [4] . Pokud jde o Rusko, 80 % průmyslových robotů dovážených do země jsou svařovací roboty [5] .
Růst používání robotů byl primárně limitován vysokými náklady na zařízení a jejich omezením na špičkové aplikace; již v roce 2014 však japonská korporace FANUC představila nízkonákladový robot pro obloukové svařování, který malým výrobcům poskytuje cenově výhodné robotické obloukové svařování [6] .
Robotizace svařování se v posledních letech rychle rozvíjí, na svařování se podílí asi 20 % průmyslových robotů.
Zařízení svařovacích robotů
Svou konstrukcí je většina svařovacích robotů manipulačními roboty spadajícími do dvou tříd: 1) roboty sekvenční struktury (s otevřeným kinematickým řetězcem aktuátoru); 2) roboty s paralelní strukturou (druhé mají vyšší strukturální tuhost, ale pracovní objem je menší a náklady jsou mnohem vyšší) [7] [8] . Pro svařování velkých konstrukcí (například při stavbě lodí ) se používají také mobilní svařovací roboty [9] .
V průmyslu jsou stále rozšířenější robotické komplexy zahrnující několik (někdy i stovky) současně pracujících svařovacích robotů [10] [11] , ale i roboty pro provádění pomocných (nakládacích a montážních) operací [12] . Robotický komplex pro svařování zahrnuje manipulační systém, svařovací zařízení, řídicí přístroje a měřicí přístroje [13] .
Robotizace svářečských prací ovlivnila několik typů svařování, včetně:
- bodové svařování (největšího rozvoje doznala robotizace tohoto svařování: podíl robotů pro bodové svařování tvoří přibližně 30 % z celkové flotily průmyslových robotů [3] ), u kterých je manipulátor vybaven svařovacími kleštěmi (takové svařování lze provádět v libovolné prostorové poloze, takže manipulátor musí mít minimálně šest stupňů pohyblivosti, i když někdy lze vystačit s pěti stupni pohyblivosti) [14] ;
- obloukové svařování (jeho robotizace byla také široce rozvinuta, i když automatizaci obloukového svařování i přes relativní jednoduchost svařovacího procesu komplikuje velké množství faktorů ovlivňujících tento proces [15] ), pro které je manipulátor vybaven svařovací hlavu s elektrodou, navíc k provádění svarů v optimální poloze (při které musí být elektroda kolmo k pracovní ploše [16] ), musí mít manipulátor minimálně pět stupňů volnosti s osově symetrickým svařovacím nástrojem a při alespoň šest s neosovou symetrickou) [17] ;
- friction stir svařování , při kterém pracovní těleso manipulátoru nese rychle rotující nástroj - tyč sestávající ze zesíleného opěrného límce a vyčnívající špičky, která se pomalu zanořuje do spoje svařovaných dílů, načež se nástroj pohybuje po linii spoje (vlivem tlaku opěrného límce na povrch hran se jejich materiál vnitřním třením zahřívá a podléhá plastické deformaci , takže díly jsou spojeny bez roztavení - v pevné fázi; manipulátor musí mít pět až šest stupňů volnosti při zachování malého (1,5-4,5°) naklonění nástroje ve směru svařování) [8] ;
- ultrazvukové svařování (využívá se zejména při instalaci vnitřních spojů integrovaných obvodů ), při kterém pracovní těleso manipulátoru nese svařovací nástroj, sestávající z generátoru ultrazvuku, vlnovodu a svařovací jehly [18] .
V nejjednodušších případech svařovací robot svařuje díly podle daného programu; využívají také on-line technologie školení robotů (např. před provedením obloukového svařování je elektroda vedena - bez zapnutí oblouku - podél budoucího svaru a získané informace jsou použity v řídicím systému programu robota) [19 ] . Ve složitějších případech robot bere v úvahu informace přicházející z různých senzorů [20] ; v tomto případě se používají systémy technického vidění a snímání síly-momentu, laserové dálkoměry , sondy s tenzometry a z řídicího systému robota se stává adaptivní řídicí systém [2] [21] .
Výhody robotického svařování
Robotizace svařovacích operací může několikanásobně zvýšit efektivitu výroby. Použití svařovacích robotů, které jsou klíčovým prvkem flexibilní automatizované výroby , umožňuje zajistit vysokou kvalitu svarových spojů, snížit procento vad a ušetřit člověka od monotónní práce [8] . Robotizace svařování umožňuje dosáhnout výrazných úspor svařovacích materiálů a elektřiny, snížit deformace svařování [22] . Otevírá možnost provozovat výrobu na menší ploše, aniž by to vyžadovalo značné náklady (nevyhnutelné při ručním svařování) na opatření na ochranu práce a na odměňování profesionálních svářečů. Přestože jsou náklady na svařovací roboty poměrně vysoké, investice se poměrně rychle vrátí [15] .
Velmi důležité je také zkrácení výrobního času a zajištění identity hotového výrobku, dosažené v podmínkách robotické výroby. Robotizace svařování s sebou zároveň nese náklady na školení personálu, který programuje a udržuje roboty, přičemž klade přísné požadavky na montáž a umístění svařovaných obrobků [11] .
Poznámky
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , str. 340, 381.
- ↑ 1 2 Breido I. V., Zhabelova G. A. Principy adaptivního řízení elektrických pohonů svařovacího robota-manipulátoru // Avtomatika. Informatika. - 2007. - T. 1-2 . - S. 38-40 .
- ↑ 1 2 Romanov R. R. Počítačová simulace pohybu robota pro odporové bodové svařování // Postulát. - 2018. - č. 6 . Archivováno z originálu 2. ledna 2019. - Umění. 119 (9 stran).
- ↑ Cary H. B., Helzer S. C. . Moderní technologie svařování. 6. vyd. - Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall, 2005. - xiii + 715 s. — ISBN 0-13-113029-3 . — S. 316.
- ↑ Lenchik I. V., Rodionova I. N., Gorokhov A. A. Problémy a perspektivy rozvoje svařovací výroby v Rusku // Elektrická zařízení: provoz a opravy. - 2016. - č. 11-12 . - S. 69-72 .
- ↑ Crain's Detroit Business: Subscription Center
- ↑ Mendes N., Neto P., Loureiro A., Moreira A. P. Stroje a řídicí systémy pro třecí promíchávání: přehled // Materials & Design. - 2016. - Sv. 90. - S. 256-265. - doi : 10.1016/j.matdes.2015.10.124 . Archivováno z originálu 3. ledna 2019.
- ↑ 1 2 3 Komova O. I., Maslov A. N., Osadchenko N. V. Atomové funkce a konstrukce programového pohybu svařovacího robota // Bulletin MSTU im. N.E. Bauman. Řada: Přírodní vědy. - 2018. - č. 5 (80) . - S. 15-36 . — doi : 10.18698/1812-3368-2018-5-15-36 . Archivováno z originálu 9. prosince 2018.
- ↑ Nguyen Doan Cuong, Lubenko V. N. Zlepšení procesu svařování koutových svarů zakřivených a vlnitých lodních konstrukcí pomocí mobilního svařovacího robota // Bulletin Astrachanské státní univerzity. tech. univerzita Série: Námořní vybavení a technologie. - 2009. - č. 1 . - S. 66-71 .
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , str. 342-343.
- ↑ 1 2 Koltygin D.S., Romanyuk D.Yu. Analýza a vlastnosti použití svařovacích robotů // Sborník Státní univerzity v Bratsku. univerzita Řada: Přírodní a technické vědy. - 2016. - T. 2 . - S. 138-141 .
- ↑ Ivanov, 2017 , str. 185-187.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , str. 346.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , str. 343-344.
- ↑ 1 2 Koshcheev A. A. Konstrukce programového pohybu robota pro obloukové svařování // Postulát. - 2018. - č. 6 . Archivováno z originálu 2. ledna 2019. - Umění. 47 (10 str.).
- ↑ Zenkevič, Juščenko, 2004 , str. 25.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , str. 343.
- ↑ Ivanov, 2017 , str. 189-193.
- ↑ Zenkevič, Juščenko, 2004 , str. 29.
- ↑ Turek F. D. Machine Vision Fundamentals: How to Make Robots ‚Vidět‘ // NASA Tech Briefs magazine. - 2011. - Sv. 35, č. 6. - S. 60-62. Archivováno z originálu 16. listopadu 2018.
- ↑ Zenkevič, Juščenko, 2004 , str. 29-30.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , str. 340.
Literatura
- Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A. Automatizace svařovacích procesů. - M . : Vydavatelství MSTU im. N. E. Bauman, 2014. - 424 s. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .
- Zenkevich S. L., Juščenko A. S. Základy ovládání manipulativních robotů. 2. vyd. - M . : Vydavatelství MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 s. - (robotika). — ISBN 5-7038-2567-9 .
- Ivanov A. A. Základy robotiky. 2. vyd. — M. : INFRA-M, 2017. — 223 s. - ISBN 978-5-16-012765-1 .
Odkazy