Fattori chiave nella progettazione e nell'integrazione di celle di saldatura robotiche
La saldatura robotica può migliorare la costanza della produzione e ridurre il lavoro manuale ripetitivo, ma l'automazione di successo dipende da molto di più del robot di saldatura stesso.
Una cella di saldatura robotica completa combina un robot, attrezzature di saldatura, apparecchiature, posizionamento del pezzo da lavorare, sistemi di controllo e misure di sicurezza.il sistema può avere lunghi tempi di ciclo, programmazione difficile, qualità della saldatura incoerente o frequenti interruzioni di produzione.
Per i costruttori che progettano una nuova linea di saldatura o che aggiornano un processo esistente, è essenziale comprendere i principali fattori di progettazione e integrazione.
1. Selezionare il robot di saldatura giusto
Il robot deve corrispondere alle dimensioni del pezzo da lavorare, alle posizioni di saldatura, alla configurazione della torcia e al ciclo di produzione richiesto.
Tra i fattori di selezione importanti figurano:
Capacità di carico utile, compresa la torcia di saldatura e le attrezzature montate
Portata e portata di lavoro
Orientamento dell'attrezzo richiesto
Ripetibilità e prestazioni di movimento
Posizione di montaggio
Requisiti relativi al processo di saldatura e alla produzione
Un robot industriale a sei assi è comunemente considerato per applicazioni di saldatura perché fornisce flessibilità nel posizionamento della torcia intorno a pezzi di lavoro complessi.
Modelli di robot di produttori quali:FANUC e KUKAIl modello appropriato dipende dalla portata richiesta, dal carico utile, dai requisiti applicativi e dalla compatibilità con l'apparecchiatura di saldatura proposta.
La scelta di un robot basata solo sulla portata nominale o sul carico utile può portare a difficoltà quando la torcia deve accedere a luoghi di saldatura ristretti.
2. Progettare attentamente il dispositivo di saldatura
Il dispositivo tiene il pezzo in posizione durante la saldatura.
La cattiva progettazione dei dispositivi può causare posizionamento incoerente delle parti, accesso difficile alla torcia e ripetute regolazioni durante la produzione.
Un apparecchio idoneo deve tener conto:
Dimensioni e tolleranze del pezzo
Metodo di fissaggio
Accessibilità delle cuciture di saldatura
Esposizione al calore e agli schizzi
Spazio di carico e scarico
Posizionamento ripetibile
Requisiti per il passaggio a impianti fissi
Per la produzione ripetitiva è particolarmente importante un posizionamento coerente del pezzo.Anche un robot ben programmato può produrre risultati insoddisfacenti se il pezzo si muove o varia notevolmente tra i due cicli.
Se sono coinvolte varianti di parti multiple, la progettazione dell'apparecchio dovrebbe tenere conto anche dei cambi di prodotto.
3. Scegliere le attrezzature di saldatura giuste
Il robot di saldatura e l'apparecchiatura di saldatura devono funzionare insieme come un sistema integrato.
A seconda del processo, l'apparecchiatura può includere una fonte di alimentazione di saldatura, una torcia, un alimentatore di filo, una stazione di pulizia della torcia, un pacchetto di cavi e dispositivi di monitoraggio del processo.
La selezione deve riflettere il materiale, lo spessore del pezzo, la progettazione della giunzione, il metodo di saldatura e le condizioni di produzione richieste.
È importante anche il modo in cui viene montata la torcia: il robot deve essere in grado di mantenere l'angolo di accensione richiesto e accedere alla cucitura di saldatura senza eccessive interferenze da parte del pezzo da lavorare o del dispositivo.
Prima di acquistare l'apparecchiatura, confermare le interfacce elettriche richieste, il metodo di comunicazione e le funzioni di controllo con i fornitori del robot e dell'apparecchiatura di saldatura.
4Considerate un posizionatore di saldatura.
Un posizionatore di saldatura ruota o riorienta un pezzo da lavorare per fornire un accesso più adatto alla saldatura.
I posizionatori possono essere utili quando il robot deve saldare diversi lati di un componente o quando un orientamento fisso del pezzo di lavoro creerebbe angoli di torcia difficili.
Quando si integra un posizionatore, si deve considerare:
Peso e dimensioni del pezzo
Intervallo di rotazione richiesto
Precisione di posizionamento
Coordinamento con il movimento del robot
Montaggio dell'apparecchio
Routing dei cavi e delle utilità
Tempo di ciclo richiesto
Non tutte le celle di saldatura richiedono un posizionatore, ma per i pezzi più semplici può essere sufficiente un apparecchio fisso.il movimento coordinato del robot e del posizionatore può migliorare l'accessibilità e la coerenza dei processi.
5. Pianificare il percorso del robot e la sequenza di saldatura
Il percorso di saldatura deve corrispondere alla geometria dell'articolazione e al processo di saldatura richiesto.
Gli ingegneri devono considerare l'orientamento della torcia, le posizioni di avvicinamento e di partenza, la distanza di collisione, il percorso dei cavi e l'ordine in cui vengono completate le saldature.
La sequenza può influenzare sia il tempo di ciclo che la deformazione del pezzo da lavorare.
La programmazione e la simulazione offline possono aiutare a valutare la raggiungibilità, identificare potenziali collisioni e rivedere il layout proposto della cella prima della messa in funzione fisica.
Tuttavia, i risultati della simulazione devono essere convalidati durante l'installazione e le prove con le attrezzature e i pezzi di lavoro effettivi.
6. Integrare i comandi e le apparecchiature periferiche
Una cella di saldatura robotica comprende spesso più dispositivi che devono funzionare nella sequenza corretta.
Questi possono comprendere:
Controller per robot
Fonte di alimentazione per saldatura
Apparecchi per il controllo delle emissioni
Posizionatore
Sensori
Attrezzature per il carico di parti
PLC
Dispositivi di sicurezza
Ad esempio, il robot non deve iniziare un ciclo di saldatura fino a quando il pezzo di lavoro non è posizionato correttamente e le condizioni di fissaggio necessarie non sono confermate.
La sequenza di controllo dovrebbe inoltre riguardare la gestione dei guasti, il completamento del ciclo, l'intervento dell'operatore e il recupero dopo le interruzioni.
La comunicazione affidabile tra il robot e le apparecchiature periferiche è importante per una produzione stabile.
7. Sicurezza di progettazione nella cella di saldatura
La saldatura robotica comporta diversi pericoli, tra cui radiazioni da arco di saldatura, superfici calde, fumi, scintille e macchinari in movimento.
Una progettazione di sicurezza adeguata può includere protezioni, blocchi delle porte d'accesso, funzioni di arresto per la sicurezza e misure appropriate per i fumi di saldatura e i rischi elettrici.
Le misure di sicurezza richieste dipendono dall'applicazione completa, dall'attrezzatura, dal luogo di lavoro e dalle normative applicabili.
La sicurezza dovrebbe essere presa in considerazione durante la disposizione iniziale e la progettazione del sistema, piuttosto che aggiunta solo dopo l'installazione del robot.
8- Valutare il tempo di ciclo e i requisiti di produzione
La velocità di movimento del robot non determina l'intero tasso di produzione.
Il ciclo completo può comprendere il carico, la pinza, la saldatura, il movimento del posizionatore, l'ispezione e lo scarico del pezzo.
Per valutare il tempo di ciclo obiettivo, i fabbricanti dovrebbero identificare ciascuna fase e determinare dove possono verificarsi ritardi.
I miglioramenti potenziali includono:
Riduzione dei viaggi inutili dei robot
Miglioramento del carico e dello scarico degli apparecchi
Ottimizzazione della sequenza di saldatura
Coordinamento dei movimenti del robot e del posizionatore
Riduzione del tempo di attesa evitabile
Pianificazione di adeguate procedure di passaggio
L'obiettivo è quello di migliorare l'intero processo di saldatura piuttosto che ottimizzare il robot isolato.
9. Cosa dovrebbero preparare gli acquirenti prima di richiedere un robot di saldatura?
Fornire dettagli chiari sull'applicazione aiuta i fornitori a valutare i requisiti dell'attrezzatura e la complessità dell'integrazione.
Prepara le seguenti informazioni, se disponibili:
Disegni e dimensioni del pezzo
Tipo di materiale e spessore
Luoghi di saldatura e dettagli delle giunzioni
Volume di produzione
Tempo di ciclo richiesto
Requisiti relativi al processo di saldatura
Requisiti per il fissaggio e il posizionatore
Spazio disponibile
Apparecchiature di saldatura esistenti
Interfacce di sicurezza e di controllo richieste
Anche campioni di pezzi da lavorare, video di produzione e disegni di layout possono essere utili durante la valutazione tecnica.
Conclusioni
Il successo della saldatura robotica dipende dall'integrazione del robot, delle attrezzature di saldatura, degli apparecchi, dei dispositivi di posizionamento, dei comandi e dei sistemi di sicurezza.
La selezione di un robot adatto è solo il primo passo: il posizionamento del pezzo da lavorare, l'accesso alla torcia, la sequenza di saldatura, la comunicazione e la pianificazione del tempo di ciclo influenzano tutte le prestazioni del sistema finale.
Per i costruttori che intendono automatizzare la saldatura,valutare la cella di saldatura completa prima di acquistare le attrezzature può contribuire a ridurre le difficoltà di integrazione e creare un processo di produzione più affidabile.
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