Robottihitsaus
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. tammikuuta 2019 tarkistetusta
versiosta . tarkastukset vaativat
10 muokkausta .
Hitsaus roboteilla tai robottihitsaus [1] [2] - hitsaus roboteilla , jotka automatisoivat sekä itse hitsausprosessin että liikkuvien ja prosessoivien osien ja tuotteiden parissa. Kaasumetallikaarihitsaus on usein automatisoitua, mutta jotta robotti toimisi, kuljettaja valmistelee materiaalit ja ohjelmoi työnsä. Robottihitsausta käytetään yleisesti vastuspistehitsaukseen ja kaarihitsaukseen autoteollisuudessa.
Historia
Robottihitsaus on yksi yleisimmistä robotiikan sovelluksista nykyään . Teollisuusrobottien ensimmäinen laajalle levinnyt käyttöalue oli nimenomaan pistehitsaus (jo vuonna 1969 General Motors asensi 26 Unimate -robottia automatisoidulle linjalle auton korien pistehitsaukseen ) [3] . Hitsausrobottien käyttö (pääasiassa autoteollisuudessa ) on laajentunut merkittävästi 1980-luvulta lähtien; Sittemmin tällaisten teollisuudessa käytettävien robottien määrä ja niiden käyttöalueet ovat kasvaneet eksponentiaalisesti. Vuonna 2005 Pohjois-Amerikan teollisuudessa käytettiin yli 120 000 robottia, joista noin puolet hitsaukseen [4] . Venäjällä 80 % maahan tuoduista teollisuusroboteista on hitsausrobotteja [5] .
Robottien käytön kasvua rajoitti ensisijaisesti laitteiden korkea hinta ja rajoittuminen huippuluokan sovelluksiin; kuitenkin jo vuonna 2014 japanilainen FANUC esitteli edullisen kaarihitsausrobotin tarjotakseen pienille valmistajille kustannustehokasta robottikaarihitsausta [6] .
Hitsauksen robotisointi on kehittynyt nopeasti viime vuosina, noin 20 % teollisuusroboteista on mukana hitsauksessa.
Hitsausrobottien laite
Useimmat hitsausrobotit ovat rakenteeltaan manipulaatiorobotteja , jotka kuuluvat kahteen luokkaan: 1) peräkkäisen rakenteen robotit (toimilaitteen avoin kinemaattinen ketju); 2) yhdensuuntaiset robotit (jälkimmäisillä on suurempi rakenteellinen jäykkyys, mutta työtilavuus on pienempi ja kustannukset paljon korkeammat) [7] [8] . Suurten rakenteiden hitsaukseen (esimerkiksi laivanrakennuksessa ) käytetään myös liikkuvia hitsausrobotteja [9] .
Alalla yleistyvät robottikompleksit , mukaan lukien useita (joskus satoja) samanaikaisesti toimivia hitsausrobotteja [10] [11] sekä aputoimintoja (kuormaus ja kokoonpano) suorittavia robotteja [12] . Hitsauksen robottikompleksi sisältää manipulointijärjestelmän, hitsauslaitteet, ohjauslaitteet ja mittauslaitteet [13] .
Hitsaustyön robotisointi on vaikuttanut useisiin hitsaustyyppeihin, mukaan lukien:
- pistehitsaus (sellaisen hitsauksen robotisointi on saanut eniten kehitystä: pistehitsaukseen tarkoitettujen robottien osuus on noin 30 % teollisuusrobottien kokonaiskannasta [3] ), jossa manipulaattori on varustettu hitsauspihdeillä (kuten hitsaus). voidaan suorittaa missä tahansa tila-asennossa, joten manipulaattorilla on oltava vähintään kuusi liikkuvuusastetta, vaikka joskus on mahdollista tulla toimeen viidellä liikkuvuusasteella) [14] ;
- kaarihitsaus (sen robotisointia on myös kehitetty laajalti, vaikka kaarihitsauksen automatisointia, huolimatta hitsausprosessin suhteellisen yksinkertaisuudesta, monimutkaistaa monet tähän prosessiin vaikuttavat tekijät [15] ), jota varten manipulaattori on varustettu hitsauspää, jossa on elektrodi, lisäksi hitsien tekemiseksi optimaalisessa asennossa (jossa elektrodin tulee olla kohtisuorassa työpintaan nähden [16] ) manipulaattorissa on oltava vähintään viisi vapausastetta akselisymmetrisellä hitsaustyökalulla ja vähintään kuusi ja yksi ei-akselisymmetrinen) [17] ;
- kitkasekoitushitsaus , jossa manipulaattorin työkappaleessa on nopeasti pyörivä työkalu - paksunnetusta tukikauluksesta ja ulkonevasta kärjestä koostuva tanko, joka syöksyy hitaasti hitsattavien osien liitokseen, jonka jälkeen työkalua siirretään liitoslinjaa pitkin (tukikauluksen reunojen pintaan kohdistuvan paineen vuoksi niiden materiaali kuumenee sisäisen kitkan vuoksi ja käy läpi plastisen muodonmuutoksen , joten osat liitetään sulamatta - kiinteässä faasissa; manipulaattorissa on oltava viidestä kuuteen vapausastetta säilyttäen pienen (1,5-4,5°) kallistustyökalun hitsaussuunnassa) [8] ;
- ultraäänihitsaus (käytetään erityisesti integroitujen piirien sisäisten liitäntöjen asennuksessa ), jossa manipulaattorin työkappaleessa on hitsaustyökalu, joka koostuu ultraäänigeneraattorista, aaltoputkesta ja hitsausneulasta [18] .
Yksinkertaisimmissa tapauksissa hitsausrobotti hitsaa osia tietyn ohjelman mukaan; he käyttävät myös online-robotin koulutustekniikoita (esimerkiksi ennen kaarihitsauksen suorittamista elektrodi suoritetaan - kytkemättä kaaria - tulevaa hitsausta pitkin, ja saatua tietoa käytetään robottiohjelman ohjausjärjestelmässä) [19 ] . Monimutkaisemmissa tapauksissa robotti ottaa huomioon eri antureilta tulevan tiedon [20] ; tässä tapauksessa käytetään teknisen näön ja voima-vääntömomentin tunnistusjärjestelmiä, laseretäisyysmittareita , venymämittarilla varustettuja antureita ja robotin ohjausjärjestelmästä tulee adaptiivinen ohjausjärjestelmä [2] [21] .
Robottihitsauksen edut
Hitsaustoimintojen robotisointi voi lisätä tuotannon tehokkuutta moninkertaisesti. Joustavan automatisoidun tuotannon avainelementtinä toimivien hitsausrobottien käyttö mahdollistaa hitsausliitosten korkean laadun, vähentää vikojen prosenttiosuutta ja säästää ihmisen yksitoikkoiselta työltä [8] . Hitsauksen robotisoinnilla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä hitsausmateriaaleissa ja sähkössä sekä vähentää hitsauksen muodonmuutoksia [22] . Se avaa mahdollisuuden harjoittaa tuotantoa pienemmällä alueella ilman merkittäviä kustannuksia (väistämätön käsinhitsauksessa) työsuojelutoimenpiteistä ja ammattihitsaajien palkitsemisesta. Vaikka hitsausrobottien kustannukset ovat suhteellisen korkeat, investointi maksaa itsensä takaisin melko nopeasti [15] .
Tuotantoajan lyhentäminen ja valmiin tuotteen identiteetin varmistaminen robotituotannon olosuhteissa ovat myös erittäin tärkeitä. Samanaikaisesti hitsausrobotisointi aiheuttaa kustannuksia robotteja ohjelmoivan ja ylläpitävän henkilöstön kouluttamisesta ja asettaa tiukkoja vaatimuksia hitsattavien työkappaleiden kokoonpanolle ja sijoittelulle [11] .
Muistiinpanot
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 340, 381.
- ↑ 1 2 Breido I. V., Zhabelova G. A. Hitsausrobotti -manipulaattorin sähkökäyttöjen mukautuvan ohjauksen periaatteet // Avtomatika. Informatiikka. - 2007. - T. 1-2 . - S. 38-40 .
- ↑ 1 2 Romanov R. R. Robotin liikkeen tietokonesimulaatio vastuspistehitsauksessa // Postulaatti. - 2018. - Nro 6 . Arkistoitu alkuperäisestä 2. tammikuuta 2019. - Art. 119 (9 sivua).
- ↑ Cary H. B., Helzer S. C. . Moderni hitsaustekniikka. 6. painos - 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. Ongelmia ja näkymiä hitsatuotannon kehittämisessä Venäjällä // Sähkölaitteet: käyttö ja korjaus. - 2016. - Nro 11-12 . - S. 69-72 .
- ↑ Crain's Detroit Business: Subscription Center
- ↑ Mendes N., Neto P., Loureiro A., Moreira A. P. Kitkasekoitushitsauksen koneet ja ohjausjärjestelmät: Katsaus // Materials & Design. - 2016. - Vol. 90. - s. 256-265. - doi : 10.1016/j.matdes.2015.10.124 . Arkistoitu alkuperäisestä 3. tammikuuta 2019.
- ↑ 1 2 3 Komova O. I., Maslov A. N., Osadchenko N. V. Hitsausrobotin atomifunktiot ja ohjelmaliikkeen rakenne // Bulletin of the MSTU im. N.E. Bauman. Sarja: Natural Sciences. - 2018. - Nro 5 (80) . - S. 15-36 . — doi : 10.18698/1812-3368-2018-5-15-36 . Arkistoitu alkuperäisestä 9. joulukuuta 2018.
- ↑ Nguyen Doan Cuong, Lubenko V. N. Kaarevien ja aallotettujen alusrakenteiden filetshitsausten hitsausprosessin parantaminen liikkuvalla hitsausrobotilla // Astrakhan State Universityn tiedote. tekniikka. yliopisto Sarja: Laivavarusteet ja -tekniikka. - 2009. - Nro 1 . - S. 66-71 .
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 342-343.
- ↑ 1 2 Koltygin D.S., Romanyuk D.Yu. Hitsausrobottien käytön analyysi ja ominaisuudet // Proceedings of the Bratsk State University. yliopisto Sarja: Luonnontieteet ja tekniikat. - 2016. - T. 2 . - S. 138-141 .
- ↑ Ivanov, 2017 , s. 185-187.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 346.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 343-344.
- ↑ 1 2 Koshcheev A. A. Robotin ohjelmaliikkeen rakentaminen kaarihitsaukseen // Postulaatti. - 2018. - Nro 6 . Arkistoitu alkuperäisestä 2. tammikuuta 2019. - Art. 47 (10 s.).
- ↑ Zenkevich, Juštšenko, 2004 , s. 25.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 343.
- ↑ Ivanov, 2017 , s. 189-193.
- ↑ Zenkevich, Juštšenko, 2004 , s. 29.
- ↑ Turek F. D. Machine Vision Fundamentals: Kuinka saada robotit näkemään // NASA Tech Briefs -lehti. - 2011. - Voi. 35, ei. 6. - s. 60-62. Arkistoitu alkuperäisestä 16. marraskuuta 2018.
- ↑ Zenkevich, Juštšenko, 2004 , s. 29-30.
- ↑ Gladkov, Brodyagin, Perkovsky, 2014 , s. 340.
Kirjallisuus
- Gladkov E. A., Brodyagin V. N., Perkovsky R. A. Hitsausprosessien automatisointi. - M . : Kustantaja MSTU im. N. E. Bauman, 2014. - 424 s. - ISBN 978-5-7038-3861-7 .
- Zenkevich S. L., Juštšenko A. S. Manipulatiivisten robottien ohjauksen perusteet. 2. painos - M . : Kustantaja MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 s. - (Robotiikka). — ISBN 5-7038-2567-9 .
- Ivanov A. A. Robotiikan perusteet. 2. painos — M. : INFRA-M, 2017. — 223 s. - ISBN 978-5-16-012765-1 .
Linkit