Dziś jest środa, 23 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8408 +0.26% 1EUR 4.2792 +0.04% 1GBP 4.97 -0.02%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
3 czerwiec 2009.

Robotyzacja procesów spawania dużych elementów

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów nieprzerwanie od kilkudziesięciu lat zaliczany jest do czołówki polskich firm w dziedzinie robotyki. Stale uczestniczy w procesie poszerzania dziedzin aplikacji robotów w przemyśle. W artykule oraz w przygotowywanej następnej publikacji poruszono tematykę wykorzystania robotów do spawania dużych elementów konstrukcyjnych maszyn. Prezentowane doświadczenia zostały zebrane w trakcie budowy i wdrażania pierwszych stanowisk zrobotyzowanych u klientów.

W ciągu ostatnich kilku lat można było zaobserwować w krajowym przemyśle znaczny wzrost zainteresowania robotyzacją w jej szerokim ujęciu, obejmującym zarówno wdrożenia lub modernizacje istniejących czy transferowanych linii produkcyjnych w dużych zakładach, jak i aplikacje w małych firmach. Zainteresowanie koncentruje się głównie na prostych rozwiązaniach, mających na celu zastąpienie brakującej kwalifikowanej siły roboczej, podniesienie jakości i wydajności. W przypadku technologii spawalniczych te trzy motywy są bardzo dobrze widoczne na polskim rynku. Odpływ z kraju wykwalifikowanej siły roboczej, spawaczy i technologów, przy konieczności ciągłego podnoszenia wydajności i jakości powoduje, że pytanie o sens robotyzacji zmieniało swój wydźwięk z 'czy?' na kiedy?'. Przy dużym zainteresowaniu odbiorców, jakie ostatnio obserwujemy, konieczne jest jak najpełniejsze informowanie potencjalnych użytkowników. Bardzo istotne jest by producent, niezależnie czy mówimy o zakładzie międzynarodowego koncernu zatrudniającego tysiące osób, czy o firmie rodzinnej gdzie pracuje kilkanaście osób, miał świadomość, jak wiele czynników wpływa na udane wdrożenie zrobotyzowanego stanowiska.

Stopnie automatyzacji procesu spawania

Podczas konstruowania zrobotyzowanych stanowisk spawalniczych można napotkać wszystkie problemy występujące w automatyzacji i robotyzacji, zwielokrotnione poprzez wymogi jakościowe technologii spawania. Mimo że robotyzacja spawania liczy już ponad ćwierć wieku i stanowi blisko 30 % ogółu aplikacji zrobotyzowanych, to spełnienie wszystkich warunków koniecznych do uzyskania optymalnego wyniku bywa trudne, zwłaszcza w warunkach pierwszych aplikacji i. Zrobotyzowane stanowiska spawalnicze różnią się między sobą stopniem komplikacji i poziomem zautomatyzowania produkcji.

(1) W najprostszym wariancie robot tylko zastępuje pracę spawacza, a wszystkie operacje związane z montażem i transportem spawanych elementów są wykonywane ręcznie przez operatora. Przy takim rozwiązaniu, w czasie montażu i demontażu detali robot pozostaje unieruchomiony, aby pracownicy mogli bezpiecznie pracować na stanowisku. Wiąże się to oczywiście z wydłużeniem czasu międzyoperacyjnego i zmniejszeniem wydajności stanowiska.

(2) Wariant rozszerzony, eliminujący czas przestoju na załadunek i rozładunek najczęściej jest rozwiązywany poprzez zastosowanie dwustołowego pozycjonera obrotowego albo fizycznie rozdzielonych stref pracy na dwóch stołach po przeciwnych stronach robota. Przy czym drugie rozwiązanie może wymagać zastosowania robota o większym zasięgu, bądź układu jezdnego do przemieszczania robota między gniazdami spawalniczymi. Konieczne może być również wprowadzenie dodatkowych mechanizmów zapewniających bezpieczeństwo człowieka wchodzącego w obszar pracy robota, zarówno przez dodatkowe odseparowanie obszaru wspólnego dla człowieka i robota, jak i dodatkową kontrolę obecności człowieka w strefie potencjalnie niebezpiecznej.

(3) Trzeci wariant, o najwyższym stopniu automatyzacji, eliminuje całkowicie obecność i pracę człowieka w strefie działania robota. Wariant ten wymaga zapewnienia automatycznego podawania i odbierania detali, najczęściej rozwiązuje się to przez zastosowanie manipulatora, czy to w postaci wyspecjalizowanego podajnika, czy drugiego robota.

Opisywane dalej dwa zrobotyzowane stanowiska spawalnicze wdrożone przez PIAP w firmie Metal-Fach Sp. z o.o. w Sokółce, producenta wielu typów maszyn rolniczych, mogą być przykładami pierwszego, najprostszego wariantu robotyzacji procesów spawania, typowego dla pierwszych tego typu aplikacji w firmie.

Stanowisko spawania dużych elementów płaskich


Pierwszym ze stanowisk jest aplikacja spawania dużych elementów płaskich ? fot. 1. Stanowisko to zostało wykorzystane, w pierwszej kolejności, do spawania ścian pras zwijających bele siana. Na jednym stanowisku wykonywane są wszystkie elementy ścian, dające w sumie kompletną obudowę prasy, a mianowicie dwie części ściany lewej - przednią i tylną - oraz odpowiednie dwie części ściany prawej.

Stanowisko jest obsługiwane przez robot sześcioosiowy firmy KUKA typu KR16-L6-ARC, wyposażony w podajnik robotowy drutu spawalniczego firmy FRONIUS typu VR 1500 zamocowany na 3. osi robota, jak również złącze antykolizyjne palnika mocowane na kiści robota. Złącze to wykrywa kolizję palnika z przedmiotem i chroni przed uszkodzeniem, zatrzymując ruch robota. Spawanie odbywa się w osłonie gazu nieaktywnego (argon/CO2). Spawane ściany są ręcznie zakładane na dwa pozycjonery dwuosiowe typu KUKA DKP-400 o kącie obrotu osi pionowej '360° oraz kątach przechyłu +90° i -45°. Wyposażenie stanowiska uzupełnia spawarka typu TPS 4000 firmy FRONIUS oraz zespół czyszczarki z funkcjami ucinania drutu i czyszczenia dyszy za pomocą freza napędzanego pneumatycznie. Podjęta przez firmę decyzja zainstalowania dwóch pozycjonerów w przestrzeni pracy robota przedłuża czas nieprzerwanej pracy zarówno robota, jak i sekwencji ręcznych czynności montażowych, co poprawia wydajność stanowiska. Na fot. 2 przedstawiono pozycjoner lewy wykorzystywany do spawania ścian tylnych prasy, z założoną ścianą lewą tylną. Na tarczy pozycjonera znajdują się, od dołu, płyta bazująca z kołkami, następnie spawana ściana wraz z licznymi elementami, które zostaną przyspawane do ściany. Najwyżej znajduje się nakładana rama montażowa ("pająk") z szeregiem zacisków służących do utrzymania elementów.

Wymagania technologiczne

Przeprowadzona analiza dokumentacji konstrukcyjnej elementów pras zwijających i doświadczenia produkcji tych maszyn pokazują, że w przypadku zrobotyzowanego spawania elektrodą topliwą, sumaryczna dokładność pozycjonowania spoiny powinna być nie gorsza niż +-0,3 mm dla spoin o licu 3 mm. Dla spoin węższych ta dokładność siłą rzeczy powinna być lepsza, a dla spoin szerszych można przyjąć dokładność +-0,5 mm. Kolejne wymagania, typowe dla aplikacji zrobotyzowanych, obejmują:
> niezmienność pozycjonowania powierzchni obrabianej
> uniemożliwienie wykorzystania detali niespełniających założonych tolerancji
> dostępność powierzchni obrabianej dla narzędzia, czyli palnika.

Odpowiednie wymagania muszą być spełnione najpierw w procesie mechanicznej obróbki części, dalej przy budowie przyrządu spawalniczego i następnie w toku ręcznego montażu elementów na płycie bazującej pozycjonera. Ponadto spełnienie trzeciego warunku wymaga nie tylko znajomości kształtu geometrycznego palnika, ale również jego dopuszczalnych pozycji podczas procesu spawania. Spawanie metodą MIG/MAG charakteryzuje się dość dużą elastycznością. W sytuacji, gdy nie ma możliwości ustawienia detalu w optymalnej pozycji, można dokonywać korekcji za pomocą zmiany parametrów spawania. Ponadto zapewnienie swobodnego dostępu dla palnika pozwala wykorzystać różnorakie metody poprawy spoin czy przeciwdziałania błędom ułożenia spoiny.

Podział i optymalizacja procesu spawania

W celu zoptymalizowania pracy stanowiska zrobotyzowanego z reguły dąży się do minimalizacji ilości wykonywanych cykli tak, aby element był obrabiany z jak najmniejszą liczbą przestojów międzyoperacyjnych. Dla ściany wg fot. 2 zastosowano rozwiązanie polegające na rozdzieleniu etapów sczepienia i spawania. W pierwszym cyklu pracy, przy założonym przyrządzie, robot nakłada kłada spoiny sczepiające. W drugim cyklu, już bez przyrządu, robot nakłada spoiny końcowe. Był to konieczny kompromis między minimalną liczbą cykli, ograniczeniem wpływu cieplnego i naprężeń spawalniczych a optymalną konstrukcją przyrządu spawalniczego. Z kolei dla ścian przednich, które zarówno gabarytem jak i stopniem skomplikowania znacznie różniły się od ścian tylnych, konieczne było zastosowanie trzystopniowego procesu spawania, składającego się z dwóch etapów sczepiania i spawania wykańczającego. W tym przypadku dodatkową trudnością, wynikającą z dużej liczby detali składowych, było takie rozłożenie kolejności spawania, aby wpływ cieplny został maksymalnie ograniczony. Niestety utworzenie jednolitego wzorca dla takiego postępowania okazało się w praktyce niemożliwe. Jedyną metodą dającą wysoką skuteczność są badania empiryczne, czyli metoda prób i błędów. Można określić kilka podstawowych etapów działania, które taką optymalizację zdecydowanie ułatwiają:
określenie obszaru największego zagęszczenia spoin
wytypowanie elementów głównych, bazowych, których
jednoznaczne umiejscowienie pozwoli zminimalizować nakładanie się błędów
wyeliminowanie jak największej liczby detali dodatkowych, niewpływających istotnie na sztywność konstrukcji
uszeregowanie kolejności spawania detali składowych w kolejności od najsilniej wpływających na sztywność konstrukcji do najmniej znaczących w tej kwestii.
Pomimo zminimalizowania zagęszczenia spoin na ścianach przednich, regularnie nawracającym zjawiskiem było klinowanie się ściany na kołkach pozycjonujących. Dopiero wspomniane wcześniej podzielenie procesu spawania na etapy tak, by spoiny były układane równomiernie po obwodzie, dało pozytywne rezultaty. Takie postępowanie wydłużyło nieznacznie czas potrzebny na wykonanie spawania, ale dało wymierne efekty w postaci eliminacji odkształceń ściany. Ponadto znacząco skróciło czas rozładunku stanowiska.

Całość artykułu dostępna jest w czasopiśmie PAR 05/2009

Źródło: PAR
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl