Robotyzacja procesów spawania

1. Robotyzacja procesów spawania Robert Ręgowski gr. R57

2. Wstęp Z uwagi na stały wzrost znaczenia konstrukcji spawanych oraz ze względu na ciągły deficyt wykwalifikowanych spawaczy spawanie należy do grupy najczęściej robotyzowanych procesów przemysłowych. W 117 punktowej skali podatności procesów na robotyzację, opracowanej przez IPA w Stuttgarcie procesowi spawania przyznano 90 punktów

3. Krótko o procesie spawania Spawanie elektryczne polega na nierozłącznym spajaniu części poprzez ich nadtopienie łukiem elektrycznym powstającym między dwiema elektrodami. Jedną elektrodą jest przedmiot, zaś drugą stanowi drut metalowy służący przy tym jako spoiwo. Wśród stosowanych metod spawania poddawanych robotyzacji dominuje spawanie łukowe (MAG lub MIG/MAG). Poza tym do prac spawalniczych zaliczane jest niekiedy zgrzewanie oporowe.

4. Korzyści ze zrobotyzowanego spawania • Zwiększenie wydajności pracy 2 ÷ 3 krotnie (możliwość pracy w cyklu 24 godzinnym); • Zwiększenie jakości wykonania połączeń(duża dokładność i powtarzalność); • Zwiększenie wykorzystania wyposażenia spawalniczego do 90% (normalnie 30 ÷ 40%); • Odsunięcie ludzi od szkodliwych warunków pracy(oślepiające światło łuku, wysoka temperatura, zapylenie);

5. Problemy związane z robotyzacją spawania: • Wysoki koszt wdrożenia stanowiska zrobotyzowanego; • Koszt stanowiska przekracza dwukrotnie lub trzykrotnie koszt robota; • Zwiększenie dokładności przygotowania wstępnego złączy; • Spawana konstrukcja musi umożliwiać dostęp ramieniu robota; • Trudności z wyeliminowaniem odkształceń elementów spawanych wywołanych nagrzaniem; • Konieczność przeszkolenia personelu;

6. Zgrzewanie oporowe • Pierwsze znaczące zastosowanie robotyzacji, jako jeden z bardziej podatnych procesów (1969 General Motors); • Zadanie robota polega na pozycjonowaniu kleszczy zgrzewalnicznych względem przedmiotu. • Wykonanie zgrzeiny następuje w chwili zatrzymania ruchu robota; • Konieczny jest system nadzoru poprawności wykonywanych zgrzein;

7. Osprzęt do zgrzewania punktowego Producent: ROTECH TOOLING SWEDEN

8. Konfiguracja robota zgrzewającego Robot IRB-6400 firmy ABB z urządzeniem zgrzewającym firmy ROTECH TOOLING SWEDEN

9. Konfiguracja stanowiska spawalniczego • Robot przemysłowy; • Pozycjoner z uchwytami mocującymi; • Sprzęt spawalniczy: • Agregat spawalniczy; • Układ podający drut; • Dysza; • Układ czyszczenia dyszy palnika; • Układ chłodzenia dyszy palnika;

10. Szkic stanowiska zrobotyzowanego

11. Podział czynności • Dostarczenie łączonych elementów do urządzenia mocująco—ustawczego; • Kontrola i ocena stanu jakości dostarczonych elementów; • Zamocowania (ustawienie) elementów w uchwytach urządzenia mocująco—ustawczego; • Właściwy proces spawania: • Ustawienie pozycji początkowej elektrody; • Zapoczątkowanie ruchu roboczego elektrody; • Zakończenie procesu, wyłączenie zasilania elektrody; • Kontrola wykonanego spawu, ewentualna korekta; • Zwolnienie uchwytów mocujących; • Zdjęcie zespawanego elementu z urządzenia mocującego

12. Roboty spawalnicze – cechy • Sterowanie ciągłe CP; • Możliwość wykonywania skomplikowanych ruchów przestrzennych i dokładnego pozycjonowania końcówki spawającej (śledzenie trajektorii spoiny z dokładnością ±0,5mm); • Programowanie przez wprowadzenie matematycznego opisu krzywizn spoiny (np. w postaci krzywych sklejanych B-spline); • Łatwy montaż osprzętu spawalniczego; • Możliwość pracy w pozycji odwrotnej;

13. Przykłady robotów spawalniczych Robot IRb-6 firmy ASEA(ABB) Robot spawalniczy firmy CLOOS

14. Robot VR-006 firmy Panasonic • Udźwig max.: 6kg; • Średnica przestrzeni roboczej: 1360mm; • Maksymalna prędkość ruchu: 2 m/s; • Dokładność pozycjonowania:±0,1mm; • Masa: 105 kg; • Możliwość montażu podwieszanego;

15. Robot EX-MV6 firmy Motoman • Udźwig max.: 6kg; • Średnica przestrzeni roboczej: 1402mm; • Dokładność pozycjonowania:±0,08mm; • Masa: 155 kg; • Możliwość montażu podwieszanego i w pozycji poziomej;

16. Udźwig max.: 5kg; • Średnica przestrzeni roboczej: 1440mm; • Maksymalna prędkość ruchu: 2,1 m/s; • Dokładność pozycjonowania:±0,05mm; • Masa: 225 kg; Roboty IRB-1400 firmy ABB z wyposażeniem spawalniczym firmy ROTECH TOOLING SWEDEN

17. Urządzenia mocujące (pozycjonery) • Służą do orientacji spawanego detalu w pozycji dogodnej do spawania, zwiększając przy tym liczbę stopni swobody układu; • Mogą mieć jeden lub kilka stopni swobody; • Duża rozpiętość konstrukcji uwarunkowana kształtem spawanych elementów;

18. Przykłady pozycjonerów Firma ESAB Orbit 500 Max masa: 500kg; Max wymiar: 1460mm Orbit 160 RR Max masa: 160kg; Max wymiar: 1150mm Orbit MHS 150 Max masa: 150kg; Max wymiar: 1150mm

19. System Modułowy Pana Dice firmy Panasonic: Moduły pozycjonera o nośności 200 i 1000 kg. Dokładność pozycjonowania: ± 0,05 mm

20. Firma Motoman

21. Agregaty spawalnicze – przykłady FRONIUS TS 4000 LINCOLN PowerWave 455 ESAB LUA 400 • Cechy: • wysoka wydajność; • Prąd spawania 250 ÷ 500 A; • Sposoby spawania: MIG, MAT, TIG Panasonic Co2/MAG YD-350GB2

22. Układ podający drut CWF-2001 firmy ROTECH TOOLING SWEDEN Ø drutu: 0,6-3,2 mm; Vmax.: 20 m/min

23. Przykład wykonania dyszy palnika spawalniczego

24. Układ chłodzenia i czyszczenia dyszy • Gwarantuje prawidłowy i nieprzerwany przebieg procesu; • Podwyższa trwałość palnika; • Poprawia jakość przez zmniejszenie liczby odprysków (spryskuje dyszę preparatem utrudniającym przywieranie); • Realizacja chłodzenia: • Powietrzem (przy prądzie poniżej 400 A i niskich częstotliwościach); • Cieczą w obiegu zamkniętym (duże częstotliwości i/lub prąd powyżej 400 A);

25. Przykład układu czyszczenia dyszy

26. Zrobotyzowane stanowiska spawalnicze – przykłady

27. Stanowisko spawania zbiorników paliwowych – robot firmy Cloos

28. Stanowisko spawania elementów nośnych pojazdów szynowych – roboty firmy Motoman

29. Stanowisko spawania ostoi wózków wagonów – robot firmy Cloos

30. Stanowisko spawania ram rowerowych– robot firmy Cloos

31. Stanowisko spawania obudów tylnych mostów do samochodów ciężarowych– robot firmy Cloos

32. Dziękuję za uwagę