Robotiniai MIG suvirinimo degikliai

Roboto automatikos integravimas į suvirinimo operacijas iš esmės pakeitė šiuolaikines gamybos grindis. Nuo didelės apimties automobilių surinkimo linijų iki tikslios aviacijos ir kosmoso komponentų gamybos – roboto ranka yra tokia pat efektyvi, kaip ir svirties galo įrankiai. Šios sistemos pagrindas yra robotizuotas MIG suvirinimo degiklis, komponentas, dažnai patiriamas ekstremalioms šiluminėms apkrovoms, mechaniniams įtempiams ir elektros poreikiams. Nors daugeliui roboto elementų komponentų kasdien skiriamas dėmesys, suvirinimo degiklis išlieka pagrindine įrenginio ir metalo sąsaja, kuri lemia tiek suvirinimo kokybę, tiek bendrą įrangos efektyvumą.

Šiame vadove nagrinėjami praktiniai pritaikymai, veiklos iššūkiai ir optimizavimo strategijos Robotai oru aušinami MIG suvirinimo degikliai pramoninėje aplinkoje. Naudodami INWELT ROBOT 350D 350A oru aušinamą degiklį kaip šiuolaikinių projektavimo principų etaloninį modelį, gilinsimės į scenarijus, kur puikiai tinka robotizuotas suvirinimas ir kaip išspręsti įprastas problemas, kylančias atliekant didelio darbo ciklo operacijas.

Robotinio suvirinimo degiklio anatomija: darbo arklio supratimas

Prieš nagrinėjant taikymo scenarijus, būtina suprasti inžineriją, kuri leidžia robotizuotam degikliui atlikti tūkstančius identiškų suvirinimo siūlių be nukrypimų. Skirtingai nei rankiniai suvirinimo pistoletai, robotiniai degikliai yra skirti tam tikriems montavimo modeliams, susidūrimo aptikimo sistemoms ir nuosekliam vielos padavimo lygiavimui.

Oru aušinamų sistemų reikšmė robotų taikymuose

Robotiniai žibintuvėliai paprastai skirstomi į dvi kategorijas: aušinami vandeniu ir oru. Pasirinkimas tarp dviejų labai paveikia elementų dizainą ir eksploatavimo išlaidas.

Oru aušinami degikliai, pvz., 350 A galios modelis, naudoja aplinkos orą ir apsauginių dujų srautą, kad išsklaido šilumą, kurią sukuria suvirinimo lankas ir elektrinė varža. Dėl šios konstrukcijos nereikia vandens aušintuvo, radiatoriaus, siurblių ir papildomos santechnikos. Pagrindinis privalumas robotų kontekste yra  sistemos supaprastinimas ir mažesnis plotas . Robotinis elementas, veikiantis su oru aušinamu degikliu, turi mažiau galimų gedimo vietų – nėra aušinimo skysčio nuotėkio, kuris užterštų suvirinimo zoną, ir nenumatyti siurblio priežiūros intervalai.

Tačiau šis paprastumas susijęs su šilumos valdymo apribojimais. Oru aušinamas degiklis paprastai turi mažesnį veikimo ciklą esant didžiausiam srovės stipriui, palyginti su vandeniu aušinamu degikliu. 350A klasės degikliui tai dažnai apibrėžiama kaip 60 % darbo ciklas esant 350 amperams naudojant mišrias dujas. Praktiškai tai reiškia, kad degiklis puikiai tinka daugeliui robotizuotų programų, kuriose naudojamas švelnus plienas ir nerūdijantis plienas iki vidutinio storio, su sąlyga, kad lanko įjungimo laikas subalansuotas su atitinkamais aušinimo laikotarpiais.

Keičiamo kaklo privalumas automatizuotose ląstelėse

Robotiniai suvirinimo degikliai neišvengiamai susiduria su tvirtinimo detalėmis, susikaupia purslų arba susidėvi kaklo srityje dėl pasikartojančio judesio įtempimo. Istoriškai sulenktas kaklas reiškė viso degiklio korpuso pakeitimą – tai brangus ir daug laiko reikalaujantis procesas, reikalaujantis daug perprogramuoti įrankio centro tašką.

Šiuolaikinių žibintuvėlių su keičiamu kaklu dizainas pašalina šį kritinį skausmo tašką. Naudojant INWELT ROBOT 350D, keičiama kaklo sistema leidžia techninės priežiūros personalui:

• Atkurti originalų įrankio centro taško tikslumą:  naudodamas tiksliai pagamintus pakaitinius kakliukus, robotas gali atnaujinti suvirinimą minimaliai arba visiškai nepaliesdamas užprogramuotų taškų. Tai sumažina prastovos laiką nuo valandų iki minučių.

• Pritaikykite prie skirtingų prieigos kampų:  Viename degiklio korpuse gali būti įvairių kampų (22°, 45° arba individualių posūkių) kakleliai, kad atitiktų skirtingas dalių geometrijas, nekeičiant viso kabelio komplekto.

• Sumažinkite susidūrimo žalą:  kaklas veikia kaip mechaninis saugiklis. Smarkios avarijos metu kaklas deformuojasi, o brangesnis degiklio korpusas ir roboto riešas apsaugomas nuo konstrukcinių pažeidimų.

---

Pagrindiniai robotų oru aušinamų žibintuvėlių taikymo scenarijai

Suvirinimas robotu nėra universalus sprendimas. Konkretaus degiklio modelio efektyvumas yra maksimalus, kai jis tinkamai suderinamas su gamybos aplinka. Šie scenarijai atspindi produktyviausius 350A oru aušinamo įrenginio naudojimo atvejus robotas MIG žibintuvėlis.

Didelės apimties automobilių ir 1 lygio tiekėjų gamyba

Automobilių sektorius išlieka didžiausias suvirinimo robotų technologijų vartotojas. Šioje aplinkoje dalys dažnai yra štampuotos lakštinio metalo, kurio storis svyruoja nuo 0,8 mm iki 3,0 mm.

Iššūkis:  robotas turi atlikti šimtus trumpų, persidengiančių siūlių siūlių arba ištisinių siūlių per valandą. Aplinkai būdinga aukšta aplinkos temperatūra ir galimi gretimų robotų trikdžiai.

Sprendimas su oru aušinamu degikliu:
Pagal šį scenarijų oru aušinamas degiklis dažnai yra tinkamiausias įrankis dėl  trumpo lanko įjungimo laiko,  būdingo automobiliniam taškiniam ir dygsniuojančiam suvirinimui. Oru aušinamo 350 A degiklio darbo ciklas retai viršijamas, nes robotas didelę savo ciklo dalį praleidžia judėdamas tarp suvirinimo siūlių (pjovimo oru laikas), leisdamas degiklio kakleliui ir rankenai pasyviai atvėsti. Kompaktiškas ir lengvas degiklio korpusas sumažina 6-osios roboto ašies inerciją, todėl pasiekiamas didesnis pagreičio ir lėtėjimo greitis, o tai tiesiogiai prisideda prie sutrumpėjusio takto laiko.

Be to, keičiamas kaklas yra labai svarbus turtas. Jei antgalis paliečiamas arba nežymiai atsitrenkia į netinkamai pakrautą antspaudą, operatorius gali pakeisti kaklą ir pakeisti kontaktinį antgalį per kitą numatytą linijos sustojimą, taip išvengiant katastrofiškų linijos prastovų, susijusių su roboto siuntimu atlikti visišką pakartotinį kalibravimą.

Žemės ūkio ir statybos įrangos gamyba

Šį sektorių apibūdina storesnės medžiagos – dažnai nuo 4,0 mm iki 12,0 mm švelnaus plieno – ir ilgesnės ištisinės suvirinimo siūlės. Dalys apima važiuoklės rėmus, krautuvo svirtis ir sunkius laikiklius.

Šilumos susidarymo valdymas ilgų siūlių metu:
Vandeniu aušinami degikliai dažnai yra skirti 500A+ pritaikymui sunkiems gaminiams, o 350A oru aušinami degikliai čia užpildo tam tikrą nišą:  antrinių mazgų ir nestruktūrinių komponentų suvirinimas robotu..

Naudodamas oru aušinamą degiklį 10 mm suvirinimui su 320 amperų galia, operatorius turi atkreipti dėmesį į terminį mirkymą. INWELT ROBOT 350D degiklio korpusas yra sukonstruotas su optimizuotais vidiniais dujų srauto takais, kurie padeda konvekciniu būdu vėsinti maitinimo laidą ir kaklą. Siekdami užtikrinti vienodą suvirinimo kokybę šiais scenarijais, programuotojai turėtų įgyvendinti šiuos metodus:

1. Degiklio valymo ciklai:  užprogramuokite robotą, kad jis kas 10–15 lanko minučių apsilankytų slankiklio stotyje, kad pašalintų susikaupusius purslus. Švarus antgalis leidžia apsauginėms dujoms tekėti laminariškai ir efektyviau vėsina priekinę dalį.

   
   

2. Laipsniškas suvirinimo seka:  užuot suvirinę visas siūles vienoje vietovėje, sureguliuokite robotą, kad jis judėtų į priešingą didelės dalies galą. Tai leidžia vienai degiklio daliai atvėsti, kol lankas yra aktyvus kitur.

Bendra pramonės ir darbo vietų automatizavimas

Darbo parduotuvėse yra unikali aplinka, kurioje robotas gali gaminti vieną dalį keturias valandas, o kitą pamainą pereiti prie visiškai kitokios tvirtinimo ir suvirinimo procedūros.

Lankstumas ir greitas pakeitimas:
Svarbiausia yra galimybė greitai pakeisti degiklio konfigūraciją. Keičiama kaklo sistema leidžia darbo salonui tvarkyti kaklų su skirtingais lenkimo kampais inventorių. 45 laipsnių kaklelis gali būti idealus suvirinimui uždarame spintelės kampe, o 22 laipsnių kaklelis geriau tinka plokščioms juosmens jungtims. Kaklo keitimas yra paprastas mechaninis veiksmas, kuriam nereikia specializuoto roboto programuotojo darbo. Tai sumažina  vidutinį remonto laiką  ir padidina bendrą  įrangos efektyvumą . roboto elemento

---

Įprastų problemų, susijusių su roboto MIG degikliu, šalinimas

Net ir optimaliai suderinus pritaikymą, suvirinimo degikliai robotai susiduria su unikaliais iššūkiais dėl nenuilstamo darbo ciklų. Supratus pagrindinę dažnų gedimų priežastį, galima atlikti aktyvią, o ne reaktyvią priežiūrą.

1 problema: priešlaikinis kontaktinio antgalio gedimas ir nudegimai

Kontaktinis antgalis yra vartojamasis komponentas, kuris perduoda suvirinimo srovę į laidą. Naudojant robotą, antgaliai sugenda greičiau nei suvirinant rankiniu būdu dėl didesnio vielos padavimo greičio ir nuolatinio naudojimo.

Simptomai:  viela perdega ir susilieja su antgaliu, paleidžiamas nepastovus lankas arba pasigirsta 'kulkosvaidžio' padavimo garsai.

Pagrindinės priežastys, susijusios su degiklio nustatymu:

• Netinkamas kaklelio išsidėstymas:  Jei keičiamas kaklelis šiek tiek sulenktas (netgi nepastebimai) arba izoliatorius nusidėvėjęs, viela kampu patenka į kontaktinį antgalį. Tai sukelia netolygų elektros kontaktą ir vietinį antgalio perkaitimą.

• Šiluminis plėtimasis:  esant 300+ amperų, ​​vario lydinio antgalis plečiasi. Jei antgalis nebuvo tinkamai priveržtas šaltu metu, jungtis atsipalaiduoja veikiant karščiui, todėl padidėja elektros varža ir susidaro šilumos.

Sprendimo protokolas:

1. Patikrinkite kaklo tiesumą naudodami paprastą stendo tvirtinimą. Pakeiskite kaklą, jei netoleruojate.

2. Įsitikinkite, kad naudojamas tinkamas  difuzorius ir įvorės korpusas,  atitinkantis konkrečiam vielos skersmeniui. Nusidėvėjęs įvorė leis vielai klibėti ir sunaikins galiuko angą.

3. Patikrinkite vielos padavimo išlygiavimą per degiklio laidą. Aštrūs kabelio paketo posūkiai šalia roboto riešo sukuria pasipriešinimą tiekimui ir padidina antgalio nusidėvėjimą.

2 problema: poringumas ir nepakankamas dujų kiekis

Robotinės suvirinimo siūlės dažnai vizualiai tikrinamos lazeriniais jutikliais arba kameromis. Akytumas yra tiesioginė dalių atmetimo priežastis.

Oru aušinamo degiklio faktorius:
Skirtingai nuo vandeniu aušinamo degiklio, kuriame aušinimo skystis palaiko gana šaltą dujų purkštuką, oru aušinamas degiklio antgalis gali labai įkaisti didelio veikimo ciklų metu. Įkaitęs metalas pritraukia purslus. Kadangi purslai kaupiasi ant vidinės purkštuko angos, jie sutrikdo sklandų laminarinį apsauginių dujų srautą, pritraukdami atmosferos azotą ir deguonį į suvirinimo balą.

Prevencinės priežiūros strategija:

• Purkštukų valymo stoties programavimas:  valydami purkštuką nepasitikėkite roboto susidūrimo aptikimu. Aktyviai užprogramuokite robotą, kad jis panardintų degiklį į mišinį, apsaugantį nuo purslų, ir suktų slankiklį,  kol  suvirinimo kokybė nepablogėja.

• Dujų srauto optimizavimas:  Dažna klaida yra per didelis dujų srautas, siekiant kompensuoti nešvarų purkštuką. Tai sukuria turbulenciją (Venturi efektą), kuri pritraukia  daugiau  oro į skydą. Robotiniam MIG degikliui paprastai pakanka 30–40 kubinių pėdų per valandą srauto, kai antgalis yra švarus.

3 problema: degiklio korpuso ir rankenos perkaitimas

Nors kaklas skirtas valdyti lanko šilumą, degiklio korpuse yra maitinimo kabelio jungtys.

Šiluminės perkrovos nustatymas:
Jei guminė rankena arba greitojo prijungimo mova tampa per karšta, kad ją būtų galima patogiai liesti, degiklis veikia viršijant savo šiluminę galią. Toliau veikiant šioje būsenoje, pablogėja vidinio maitinimo kabelio izoliacija, todėl galimi fazės trumpieji jungimai degiklio korpuse.

Darbo ciklo optimizavimas naudojant oru aušinamą įrangą:
350A oru aušinamo degiklio darbo ciklo kreivė nėra tik specifikacija; tai yra programavimo apribojimas. Jei robotas nuolat reikalauja daugiau nei 6 minučių nepertraukiamo suvirinimo per 10 minučių didžiausiu srovės stiprumu amperais, apsvarstykite šiuos pakeitimus:

• Padidinkite vielos išsikišimą:  Šiek tiek padidinus atstumą nuo kontakto galiuko iki darbo, padidėja laido elektrinė varža, o tai sumažina tikrąją suvirinimo srovę išlaikant vielos padavimo greitį. Šis subtilus pakeitimas gali sumažinti degiklio šiluminę apkrovą 10–15%.

• Impulsinio suvirinimo perdavimo režimai:  naudojant impulsinį MIG, sumažėja vidutinė srovė, reikalinga tam tikram nusodinimo greičiui pasiekti, palyginti su standartiniu purškimo perdavimu. Mažesnė vidutinė srovė reiškia, kad degiklio maitinimo kabelis įkaista mažiau varžos.

  
  

  

  
  

---

Geriausia degiklio tarnavimo trukmės pailginimo reikliomis sąlygomis praktika

Ilgalaikes robotizuoto suvirinimo degiklio nuosavybės išlaidas mažiau lemia pirkimo kaina, o keitimo dažnumas ir pakartotinio mokymo taškų darbo sąnaudos. Įgyvendinus toliau nurodytus priežiūros ir tvarkymo protokolus, užtikrinamas maksimalus veikimo laikas.

Degiklio kaklelio profilaktinės priežiūros grafiko įgyvendinimas

Keičiamas kaklelis yra eksploatacinės medžiagos, o ne nuolatinė įranga. Struktūrizuotas pakeitimo grafikas apsaugo nuo netikėtų gedimų gamybos metu.

Vizualios apžiūros kontrolinis sąrašas (kasdien):

• Kaklo izoliatoriaus būklė:  ieškokite juodos anglies pėdsakų arba įtrūkimų. Tai rodo lanką tarp kaklo ir dujų antgalio, kuris ardo kaklo siūlus.

• Purkštuko spyruoklės įtempimas:  įsitikinkite, kad dujų purkštukas tvirtai užsifiksuoja. Laisvas antgalis vibruoja robotui judant, todėl lankas klaidžioja.

  
  

Mechaninė apžiūra (kas savaitę):

• Rankenos / degiklio korpuso jungtis:  patikrinkite jungiamosios veržlės, pritvirtinančios kaklą prie rankenos, sukimo momentą. Roboto vibracija gali atlaisvinti šią svarbią elektros jungtį.

• Laido vamzdžio tempimo testas:  atjunkite kaklą ir rankiniu būdu pradėkite laidą per kabelį. Per didelis pasipriešinimas rodo susidėvėjusį arba susilenkusį įdėklą, kuris apkrauna vielos tiektuvą ir sumažina kaklo tarnavimo laiką.

Svarbiausias įrankio centro taško tikrinimo vaidmuo

Viena reikšmingiausių paslėptų išlaidų suvirinant robotą yra prastovos, susijusios su  Tool Center Point pakartotiniu mokymu.

Keičiamas kaklo sprendimas:
INWELT ROBOT 350D keičiamo kaklo vertės pasiūlymas yra jo  matmenų pakartojamumas . Didelio tikslumo gamyba užtikrina, kad pakeitus kaklelį A identišku kakleliu B, suvirinimo vielos galiuko nuokrypis būtų mažesnis nei 0,5 mm. Dėl tokio tikslumo roboto programuotojas gali atlikti paprastą  jutiklinio jutimo  procedūrą arba net atnaujinti suvirinimą be jokių nekritinių siūlių korekcijos.

Kaklo pakeitimo procedūra:

1. Išjunkite robotą ir užblokuokite suvirinimo maitinimo šaltinį.

2. Nuimkite dujų antgalio ir kontaktinio antgalio mazgą.

3. Atsukite kaklo laikančiąją veržlę ir ištraukite kaklelį nuo degiklio korpuso.

4. Neverskite kabelių paketo arba degiklio laikiklio.

5. Įdėkite naują kaklelį ir įsitikinkite, kad išlygiavimo raktas tinkamai įstatytas į degiklio korpusą.

6. Surinkite eksploatacines medžiagas ir patikrinkite dujų srautą.

7. Prieš tęsdami gamybą, atlikite bandomąjį suvirinimą ant laužo, kad patvirtintumėte lanko charakteristikas.

---

Ateičiai atsparūs robotiniai suvirinimo elementai

Nors pagrindiniai lankinio suvirinimo dujomis principai išlieka pastovūs, aplinka, supanti robotinį degiklį, vystosi. IIoT (Industrial Internet of Things) jutiklių integravimas ir automatizuota kokybės kontrolė tampa standartu.

Šiuolaikinio oru aušinamo degiklio dizainas turi atitikti šias tendencijas. Montavimo sąsaja ir kabelio įtempimo sumažinimas turi būti pakankamai tvirti, kad atlaikytų papildomą siūlių sekimo jutiklių ar lazerinių kamerų svorį. Be to, vidinė degiklio korpuso geometrija turi likti be kliūčių, kad būtų užtikrintas pastovus dujų srautas, reikalingas didelės spartos kameros stebėjimui.

Apibendrinant galima pasakyti, kad tokio robotizuoto MIG suvirinimo degiklio, kaip INWELT ROBOT 350D, pasirinkimas ir valdymas yra daugiadisciplininė užduotis, susijusi su suvirinimo inžinerija, robotikos programavimu ir techninės priežiūros patikimumu. Suprasdami konkrečius taikymo scenarijus – nesvarbu, ar tai būtų automobilių suvirinimo greitis, ar sunkios gamybos terminis valdymas – ir panaudodami dizaino ypatybes, tokias kaip keičiamas kaklelis, gamintojai gali pasiekti puikų lanko įjungimo laiką, mažesnes priežiūros išlaidas ir nuoseklią aukštos kokybės suvirinimo produkciją. Roboto ranka užtikrina judesį ir kelią; degiklis užtikrina našumą, kuris lemia galutinę metalo jungties kokybę. Degiklio traktavimas kaip precizinis instrumentas, o ne eksploatacinės medžiagos yra raktas į visas automatinio suvirinimo investicijų galimybes.