La producción inteligente ha entrado en la industria manufacturera y la producción automática se ha convertido en una forma eficaz para que las empresas aumenten su influencia, amplíen la escala de sus productos y capturen el mercado.
El diseño de la estación de trabajo automática ha evolucionado desde el apilamiento, la soldadura y la manipulación convencionales hasta la recopilación de datos y la fabricación inteligente, y se ha desarrollado paso a paso.
Esta publicación proporciona un análisis y una explicación de los tres aspectos del diseño de automatización de soldadura, que incluyen el diseño preliminar, la descripción del accesorio, el diseño del sitio y el roscado.
Selección de robot de soldadura
Para ejecutar con éxito un proyecto de soldadura automática con robot, es fundamental tener un conocimiento exhaustivo del modelo de robot seleccionado y su rendimiento. Es esencial considerar si existen regulaciones y requisitos específicos para la información sobre los materiales del producto, el estado de los materiales entrantes, los requisitos del proceso y los requisitos de inspección.
Además, es esencial comprender la función del equipo, la información de los parámetros técnicos y el entorno de aplicación para proporcionar un esquema de planificación integral. Normalmente, se utiliza un robot de 6 ejes, y el accesorio utiliza 7 ejes o varios ejes como eje externo, diseñado específicamente para la fabricación de robots.
Según los requisitos del proceso de soldadura (MIG, MAG, TIG, SUP, CO 2 , etc.), los parámetros de tamaño (como la longitud del tramo y la capacidad de carga) y el estado estructural, se debe seleccionar el modelo de equipo apropiado.
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Para soldar la viga inferior del ascensor mediante el proceso de soldadura MAG se seleccionó el robot ABB 1410-5/1.44.
Consulte la Tabla 1 para obtener información sobre parámetros específicos.
Tabla 1 información del producto de soldadura (unidad: mm)
| Descripción del producto | Información del Producto | Longitud de soldadura | Tamaño de soldadura | ||
|---|---|---|---|---|---|
| longitud | altura | ancho | |||
| Viga inferior | 1400 | 276 | 431 | 954 | a2.5 |
| 122 | 276 | 431 | |||
| 1100 | 276 | 431 | |||
Es esencial seleccionar el modelo de robot apropiado en función de parámetros específicos e información del proceso. Para productos con un tamaño máximo de 1400 mm, se seleccionó el modelo de robot ABB 1410-5/1.44, que puede cubrir el rango de tamaño requerido.
Además, es necesario considerar si la precisión del posicionamiento repetido del robot está dentro del rango de control. Esto se debe a que la repetibilidad del robot determina la consistencia del proceso de soldadura. La alta precisión del posicionamiento repetitivo no solo refleja la precisión del robot, sino que también garantiza que la calidad de la soldadura cumpla con los estándares requeridos. Una baja precisión de posicionamiento repetitivo puede dar como resultado productos no calificados, lo que genera pérdidas para la empresa.
El diagrama de trayectoria y la información de los parámetros del robot se muestran en la Figura 1.
| Descripción del Proyecto | Información de parámetros del controlador | ||
|---|---|---|---|
| Peso de sujeción de la muñeca | 5 kilos | ||
| Radio máximo de extensión del brazo | 1440 mm | ||
| Número de ejes | 6 ejes | ||
| Precisión de posicionamiento repetido | 025 mm (valor medio integral de varios robots) | ||
| Versión robótica | edición estándar | ||
| Nivel de protección | IP54 | ||
| movimiento axial | |||
| Eje | Rango de movimiento | velocidad maxima | |
| 1 | +170° ~ -170° | 120°/s | |
| dos | +70° ~ -70° | 120°/s | |
| 3 | +170° ~ -65° | 120°/s | |
| 4 | +150° ~ -150° | 280°/s | |
| 5 | +115° ~ -115° | 280°/s | |
| 6 | +300° ~ -300° | 280°/s | |
| Fuente de alimentación: 200~600V, 50/60Hz | |||
| Tamaño del robot | Base: 620 mm × 450 mm | ||
| Peso del robot | 225 kilos | ||
| temperatura ambiente | -5℃-45℃ | ||
| Humedad máxima | 95% | ||
| Ruido máximo | 70 dB (A) | ||
Figura 1 Información de parámetros del diagrama de trayectoria del robot
Durante la selección inicial del modelo de robot, es crucial considerar las limitaciones de diseño y fuente. Para garantizar la accesibilidad para soldar y evitar disminuir la eficiencia del trabajo, es necesario consultar la tabla de descripción de funciones y el diagrama de trayectoria del robot.
Actualmente, las pruebas de simulación y producción se pueden realizar mediante software de enseñanza de robots. Esto permite evaluar y confirmar el rango de soldadura del robot, el espacio del producto y la posición durante las primeras etapas del proyecto. Al identificar y mejorar de antemano cualquier problema potencial causado por la producción robótica, podemos optimizar el proceso de producción.
Descripción del equipo externo.
Durante las etapas iniciales de simulación y prueba, a menudo falta la evaluación de equipos externos como herramientas, eje externo y mesa deslizante. Esto puede provocar un gasto excesivo de energía en la transformación de estos componentes, aumentando el ciclo del proyecto y provocando pérdidas a la empresa.
Por lo tanto, es fundamental evaluar con antelación los equipos externos, como herramientas, eje externo y mesa deslizante.
Herramientas de soldadura
Las herramientas de soldadura desempeñan un papel crucial en el progreso general de un proyecto.
El diseño de herramientas es un tema que requiere la acumulación de experiencia, conocimientos mecánicos y eléctricos y un conocimiento profundo del producto. Nuestro objetivo es proporcionar una forma de manejar el diseño de herramientas de soldadura.
En general, los robots son adecuados para productos estándar y de baja repetición para la fabricación a gran escala. Por lo tanto, es fundamental la coherencia en el diseño de las herramientas de soldadura, incluida la coherencia de la precisión de posicionamiento repetido del robot, la secuencia de sujeción, la precisión de posicionamiento, la rigidez y los requisitos de posicionamiento.
Es fundamental asegurar un posicionamiento preciso del producto de soldadura sobre el utillaje, así como controlar las tensiones de soldadura y las deformaciones tras la soldadura, lo que requiere una rigidez adecuada.
La mayoría de las herramientas de soldadura están ubicadas sobre estructuras de soporte neumáticas, hidráulicas, eléctricas o manuales. Con los avances tecnológicos, también se puede considerar la sujeción magnética, pero solo debe usarse para herramientas especiales sin polarización magnética y seleccionarse de acuerdo con la situación real.
Además, el cobre rojo y los materiales de aleación se utilizan a menudo para fabricar juntas especiales (ver Fig. 2 y Fig. 3) para mejorar la disipación de calor y la rigidez de los productos.
Fig. 2 Módulo de materiales especiales
Fig. 3 Módulo de material de cobre
Posicionador de eje externo
El posicionador se utiliza como eje externo del robot. Su precisión de posicionamiento, precisión de rotación y precisión de rotación impactan directamente la precisión de posicionamiento repetido y la calidad de soldadura del robot, lo que a su vez afecta la calidad del producto final.
Durante la fase de prediseño del posicionador con herramienta de soldadura, es necesario considerar la carga, incluido el peso de la herramienta y el producto a soldar. Para evitar situaciones de sobrepeso, es fundamental seleccionar reductores, engranajes y coronas con pequeño juego y alta precisión de rotación. Esto ayuda a reducir la inercia rotacional del posicionador, lo que permite una respuesta de aceleración y desaceleración más rápida y, en última instancia, mejora los requisitos de precisión.
La Tabla 2 presenta información de los parámetros del posicionador.
Tabla 2 Información de parámetros del posicionador
| Posicionador giratorio de asiento doble simple (juego) | |
|---|---|
| Eje externo | Eje externo ABB MU200 |
| Cargar los portes | 200 kilos |
| Altura de la mesa de carga de herramientas | 850 mm |
| Precisión del posicionador | El radio del centro de rotación es de 500 mm. |
| Precisión de posicionamiento repetido | ±0,15 mm |
Configuración del sistema de soldadura
El sistema de soldadura deberá incluir los siguientes componentes de acuerdo con los requisitos del proyecto de soldadura: fuente de poder de soldadura, alimentador de alambre, pistola de soldar, sistema de enfriamiento (algunos de los cuales están integrados en la fuente de poder de soldadura), sistema de limpieza de la pistola, sistema de corte de alambre. y sistema anticolisión.
Si existen requisitos específicos, se pueden considerar sistemas de equipos auxiliares adicionales para mejorar la calidad y eficiencia de la soldadura. Estos pueden incluir patrullaje de posición por láser, seguimiento visual, calibración de fuente TCP y otros sistemas similares.
Análisis de problemas existentes en el proyecto.
Es probable que todo proyecto de automatización encuentre problemas y desafíos. En este post destacamos algunos de los problemas más comunes que surgen durante el proceso de rutina y los explicamos.
Las herramientas de soldadura son manuales.
El uso de herramientas manuales es un modo de producción común utilizado en algunas empresas para soldar. Sin embargo, desde el punto de vista de la producción, la flexibilidad de los humanos es mayor que la de los robots, y los cerebros humanos tienen mejor control que los robots.
Durante la soldadura, los soldadores pueden ajustar el proceso en cualquier momento observando el baño de soldadura y la trayectoria del soplete. Por el contrario, los robots siguen un programa de soldadura predeterminado, lo que puede resultar en una simple copia de herramientas manuales y plantear desafíos en cuanto a ajuste y seguimiento.
Además, como se utilizan robots para la producción en masa, existe el riesgo de que se produzcan una gran cantidad de productos defectuosos y reelaboraciones, lo que puede provocar inconsistencias en la eficiencia de la producción.
Aunque la idea de herramientas se puede aprender de las herramientas manuales, es necesario considerar la resistencia y la repetibilidad desde el punto de vista de las necesidades de fabricación. Esto se puede lograr mediante un proceso especial o cambiando el diseño de las herramientas para cumplir con los requisitos de los robots.
Accesibilidad de soldadura insuficiente
Como se indicó anteriormente, la identificación incompleta y el retraso en el diseño de la herramienta antes de la evaluación del diseño provocaron dificultades para completar algunas soldaduras durante el proceso de soldadura. Además, algunas posiciones de soldadura no eran adecuadas, como la necesidad de cambiar de la soldadura tipo barco a la soldadura vertical hacia abajo, lo que daba como resultado productos de soldadura de mala calidad.
Para solucionar estos problemas es necesario realizar simulaciones antes de soldar y conocer en profundidad las instrucciones del robot.
Selección del proceso de soldadura robótica.
El proceso de soldadura robótica, incluidos los parámetros de soldadura y la secuencia de soldadura, difiere de la soldadura manual. Los parámetros de salida del robot son generalmente estables.
Es posible que no sea adecuado copiar los parámetros y procesos de soldadura manual al robot, ya que puede aumentar la deformación de la soldadura. Por lo tanto, es crucial reevaluar el proceso de soldadura en función de consideraciones de diseño, dada la particularidad de la fabricación de robots.
Gestión de materias primas de soldadura.
El robot es muy sensible a los cambios en las materias primas. Por tanto, a la hora de utilizar soldadura robotizada, debemos tener en cuenta el control de las materias primas de soldadura.
Por tanto, es crucial que las empresas y los responsables de proyectos comprendan que los robots no sólo son capaces de sustituir el trabajo manual en la producción.
Finalización de la misión
El robot se utiliza ampliamente en diversas industrias y los robots de soldadura son una de ellas. Los robots de soldadura tienen sus propias características únicas en comparación con otros tipos de robots.
Para mejorar la eficiencia y la calidad de los productos de una empresa y reducir la intensidad de la mano de obra a través de estaciones de trabajo robóticas, es necesario prestar atención a la gestión de materias primas, selección de equipos, confirmación de procesos, capacitación del personal y otros aspectos.
Sin embargo, desde una perspectiva empresarial, preparar y fabricar soluciones de automatización no es un proceso de la noche a la mañana. Su influencia y significado no se limitan a la sustitución de humanos por máquinas, sino que también incluyen la modernización de toda la industria. Esto implica invertir en tecnología y experiencia y devolverla con calidad y valor de mercado.
