Saldatura robotizzata e tipi: 7 caratteristiche importanti

Cos'è la saldatura robotizzata ? | Saldatura robotica

Robot Welding utilizza strumenti programmabili meccanizzati (robot) che facilitano la completa automazione di un processo di saldatura sia attraverso la conduzione della saldatura che la movimentazione del componente. La saldatura robotizzata trova la sua ampia applicazione nella saldatura a punti a resistenza e nella saldatura ad arco, di pertinenza di unità ad alta produzione come l'industria automobilistica. Non tutti i processi di saldatura automatizzata sono necessariamente conformi alla saldatura robotizzata perché spesso richiedono l'intervento umano. Molti processi di saldatura automatizzati richiedono che un essere umano prepari i materiali da saldare, ad esempio il processo di saldatura ad arco a gas.

Saldatrice robotizzata | Robot di saldatura nell'industria automobilistica

La saldatura robotizzata è una delle applicazioni più recenti della robotica poiché è iniziata solo negli anni '1980. È decollato con il suo utilizzo nella saldatura a punti e ha già stabilito il suo comando su quasi il venti percento delle applicazioni robotiche industriali. I due componenti importanti di un sistema robotico che vengono utilizzati nella saldatura robotizzata sono il manipolatore, che è l'unità meccanica, e il controller, che è anche chiamato il cervello del robot. Apprenderemo i diversi tipi di saldatura robotizzata e il modo in cui utilizzano gli strumenti meccanizzati automatizzati nelle sezioni successive.

Il processo di saldatura robotizzata utilizza coordinate di posizione preprogrammate o visione artificiale nel suo sistema di guida. L'utilizzo di questi strumenti meccanizzati attraverso la saldatura robotizzata introduce una migliore precisione, ripetibilità e produttività rispetto alle apparecchiature tradizionali.

Come funziona la saldatura robotizzata?

I robot vengono utilizzati in qualsiasi processo con l'obiettivo di apportare modifiche per consentire l'automazione. Allo stesso modo, Robot Welding utilizza molti strumenti che sono assenti nel suo equivalente manuale. È importante sapere che la programmazione utilizzata dalle persone è diversa da come le macchine sono programmate per la saldatura robotizzata.

Configurazioni tipiche

Esistono due versioni principali di Robot Welding in base alla configurazione e al design. Per i tipi rettilinei, il braccio del robot può muoversi in tre dimensioni, mentre le versioni articolate possono muoversi su più piani. Il filo di apporto viene consegnato al robot da un trainafilo secondo necessità per un lavoro di saldatura. Il metallo viene fuso da una torcia ad alta temperatura e il metallo fuso viene posizionato all'estremità del braccio, seguito dal processo di saldatura. La saldatura robotizzata è vantaggiosa rispetto alla tradizionale saldatura manuale perché il processo di saldatura avviene in un'area chiusa. Pertanto, sostituisce i lavoratori umani a temperature di migliaia di gradi e li mantiene al sicuro.

Gli esperti con certificazione dell'American Welding Society o AWS sono comunque tenuti a stare nelle immediate vicinanze delle macchine per evitare che si verifichino errori durante il corso dell'azione perché le macchine sono facilmente soggette a malfunzionamenti. L'American Welding Society certifica sia i saldatori manuali che gli operatori del braccio di saldatura robotizzata.

Processo di saldatura robotica | Sistemi di saldatura robotizzata

Un teach pendant viene utilizzato dagli operatori per configurare il controller. Questo software crea nuovi programmi, spinge il braccio e modifica i parametri di funzionamento. L'operatore preme i pulsanti sulla scatola di servizio per iniziare a saldare. Lo strumento del braccio robotico si riscalda per fondere il metallo e legare insieme le parti. Un trainafilo fornisce più filo metallico al braccio e alla torcia secondo necessità. Quando è il momento di saldare la parte successiva, il braccio spinge la torcia verso il pulitore per eliminare eventuali schizzi di metallo dal braccio che altrimenti si solidificherebbero in posizione.

I robot specifici per la saldatura ad arco sono più piccoli e meno costosi. Recentemente sono stati prodotti da diversi produttori di robot. La vendita di sistemi di saldatura robotizzata è migliorata grazie alla minore spesa in conto capitale necessaria. Un altro progresso recente nella robotica di saldatura è l'avvento dei robot a sette assi, che hanno un asse extra nel braccio inferiore per fornire maggiore flessibilità con il consumo di aree di spazio ridotto.

Robot per saldatura a portale

Le configurazioni tipiche di un robot per saldatura ad arco sono riassunte di seguito:

I sensori per applicazioni di saldatura ad arco robotica sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni. I sensori sono classificati in due gruppi in base alle loro funzioni: meccanismo e geometrico. Il meccanismo riguarda la determinazione della stabilità del processo misurando i parametri di processo del processo come tensione dell'arco, corrente, velocità di alimentazione del filo e rotazione della torcia, ecc. Quello geometrico è classificato per la ricerca della saldatura, il tracciamento della cucitura e Processo di saldatura adattivo nel tempo e misurazione dei parametri geometrici dei giunti di saldatura (ad esempio, dimensioni della distanza, modifiche delle dimensioni della saldatura, divergenza dalla direzione nominale e cambiamenti di orientamento).

Robot per saldatura industriale | Robot di saldatura nell'industria automobilistica | Robot per saldatura auto

Sensori tipici per la saldatura ad arco robotizzata

Cella di saldatura robotizzata

Piattaforma girevole per saldatura robotizzata

Tipi di robot di saldatura

La saldatura robotizzata è un mezzo per automatizzare la procedura, con conseguente maggiore precisione, riduzione degli scarti e produzione più rapida. Esistono principalmente sette tipi di processi di saldatura che sono stati brevemente discussi di seguito:

Robotic Saldatura ad arco

• Viene prodotto un calore intenso tra un elettrodo e una base metallica.
• Viene prodotta una temperatura di circa 6500 gradi Fahrenheit per incontrare e mescolare le due parti di cui sopra.
• Dopo il raffreddamento, il giunto metallico si solidifica in una connessione stabile.
• Ideale per un elevato volume di metalli congiunti con maggiore precisione.

Saldatura a punti robotica

• Ideale per unire metalli resistenti alla corrente.
• Normalmente richiesto per unire telai in lamiera nella carrozzeria di un'automobile.
• È una variante della saldatura a resistenza.

Saldatura a resistenza robotizzata

• La corrente viene fatta passare tra i pezzi di metallo da unire per creare una pozza di calore.
• Ideale per esigenze di saldatura robotizzata economica.
• Ideale per progetti di trattamento termico.

Saldatura TIG robotizzata

• Ideale per scenari che richiedono un alto livello di precisione.
• Questo è anche riconosciuto come "GTAW - Saldatura ad arco di tungsteno a gas".
• Si forma un arco elettrico tra l'elettrodo di tungsteno e il metallo.

Saldatura MIG robotica

• Processo ad alta velocità di deposizione che è veloce e semplice.
• Coinvolge l'alimentazione continua di un filo verso la punta di saldatura riscaldata che fonde il filo consentendo una superficie maggiore per il gocciolamento del metallo fuso.
• Ideale dove la semplicità e la velocità sono desiderabili.

Saldatura laser robotica | Sistema di saldatura laser robotizzata

• La luce laser viene fornita tramite un cavo in fibra ottica attraverso una testa di taglio robotica per unire i pezzi.
• Ideale per punti di saldatura difficili da raggiungere.
• Spesso utilizzato in un utilizzo ad alto volume che richiede precisione.
• Si trova principalmente nelle parti automobilistiche, nell'industria della gioielleria, nelle applicazioni biomedicali e nelle loro applicazioni precise.

Saldatura robotica al plasma

• Temperature estremamente elevate vengono prodotte facendo passare gas ionizzati attraverso un ugello di rame.
• Fornisce flessibilità attraverso una migliore regolazione della velocità e della temperatura.

Robot di saldatura pneumatico automatico

• Questo è utile per le applicazioni su lamiera.
• È richiesto meno tempo in questo processo.

Braccio robot per saldatura | Progettazione dell'attrezzatura

Che si tratti di un sistema di saldatura o di altre applicazioni, il robot è solo un componente di un sistema di automazione basato su robot. Numerosi componenti e funzioni sono comuni a tutti i sistemi, indipendentemente dall'applicazione. Alcuni dei componenti comuni presenti in tutti i sistemi sono-

1. Controlli, comunicazione e interfaccia operatore
2. Pneumatici, sensori e componenti elettrici
3. Sistemi di sicurezza
4. Apparecchiature periferiche
5. Cavo e sua gestione
6. Il robot

Come programmare un saldatore robotico?

Programmazione di saldatura robotizzata

La programmazione di Robot Welding è molto diversa da come un normale scienziato programma un codice su un computer. A causa del tempo necessario per configurare un cambiamento nelle linee di prodotti; Fino ad ora la saldatura robotizzata è stata limitata alle applicazioni ad alto volume. Inoltre, per i programmatori, la configurazione di un robot saldatore richiede una vasta esperienza di programmazione e le procedure non sono intuitive. Di seguito sono elencate le cinque principali sfide di programmazione della saldatura robotica:

1. I sistemi di controllo del computer robot differiscono da un produttore all'altro e da un modello all'altro, e quindi non è un modo intuitivo di insegnare al robot. I sistemi di controllo sono così versatili che mentre un teach pendant può essere utilizzato con un joystick, le frecce vengono utilizzate per spostare il robot saldatore.
2. La programmazione di un robot di saldatura richiede l'allineamento interno a ciascun giunto e pezzo del braccio, considerando le variazioni dell'arco e dell'angolo del giunto.
3. La velocità per ciascun movimento coordinato richiede la specificazione di un appropriato accelerazione e decelerazione di ogni giunto.
4. È necessario apprendere l'ulteriore progettazione del programma, pertanto i robot possono essere in grado di utilizzare il sensore come I / P e O / P come segnale binario per scegliere la programmazione robotica e in grado di eseguire attività specifiche.
5. Per tentativi ed errori, si può acquisire esperienza e infine padroneggiare la programmazione di una saldatrice robotizzata in alcuni anni.

Perché la saldatura robotica è importante?

Vantaggi della saldatura robotizzata

• I robot non richiedono pause o pause per il ringiovanimento come fanno gli esseri umani. Non hanno bisogno di spegnersi spesso per generare energia per il lavoro. Pertanto la saldatura robotizzata può funzionare per più ore a velocità maggiori e, quindi, supera il tipo di output prodotto dal lavoro umano.
• La saldatura robotizzata avviene in un'area chiusa che tiene a bada il lavoro umano. Pertanto, gli esseri umani non hanno bisogno di rimanere a contatto con le alte temperature e il drammatico abbagliamento dell'arco del processo di saldatura, che aumenta la loro sicurezza nell'ambiente di lavoro in modo maggiore. Gli infortuni e le apparecchiature danneggiate, d'altro canto, possono causare una grave perdita a un'azienda.
• La saldatura robotizzata funziona in modo programmato e, quindi, mostra un'elevata quantità di ripetibilità e anche una maggiore precisione nell'output. Riduce ogni possibile possibilità di errore umano nel corso dell'azione.
• La precisione di alto livello consente al robot di generare meno taglio e anche il numero di pezzi che vengono danneggiati durante il processo si riduce in larga misura. Ciò consente anche un intervento umano minimo e le aziende possono risparmiare denaro assumendo dipendenti inferiori.

Problemi e sfide della saldatura robotica

Svantaggi della saldatura robotizzata

Sebbene la saldatura robotizzata sia vantaggiosa, presenta alcuni svantaggi che potrebbero oscurare i vantaggi in alcune circostanze.

• Se utilizzi un'azienda che utilizza saldatrici robotizzate, i costi di spedizione dovrebbero essere inferiori. Anche se se volessi investire tu stesso nelle attrezzature e in operatori qualificati, quasi sicuramente perderai denaro. Le singole aziende che potrebbero non avere strutture di saldatura specializzate non potrebbero essere in grado di giustificare il prezzo di vendita elevato dei saldatori robotizzati.
• Il vantaggio dei robot che si comportano in modo più affidabile degli umani ha uno svantaggio. Gli esseri umani hanno la capacità di rispondere a circostanze insolite in un modo in cui i robot non lo fanno. Quando un saldatore robotizzato richiede una modifica, l'operatore deve interrompere l'operazione e riprogrammare la macchina. Ciò allunga il tempo impiegato per progetti più ambiziosi.
• Il tempo necessario per configurare il braccio robotico potrebbe essere più lungo del processo di saldatura per progetti più piccoli. Un saldatore umano potrebbe completare il processo più rapidamente su attività più piccole, ma ciò dipende dalle dimensioni del progetto e dalla velocità di programmazione dell'operatore.
• Indipendentemente dal design adattivo delle azioni umane, la robotica non può prendere decisioni disciplinari autonome da sola e deve essere aumentata dall'uso di sensori e da uno schema di controllo funzionale.
• A causa dei limiti di spazio, la saldatura robotica è difficile da eseguire in alcuni luoghi come recipienti a pressione, serbatoi interni e corpi di navi.

Domande frequenti (FAQ)

Qual è la polarità nella saldatura?

La corrente di saldatura è un argomento che si sente più comunemente in un corso di saldatura. Gli elettrodi nelle saldatrici sono solitamente etichettati AC o DC, che determina la polarità della corrente di saldatura. Proprio come l'induzione di tensione dovuta al flusso magnetico in un trasformatore ha due poli, anche il circuito elettrico che si crea all'accensione della saldatrice ha due poli: il polo positivo e il polo negativo.

La scelta della polarità determina la qualità e la resistenza della saldatura. Se la polarità scelta è fattibile, può causare molti schizzi e danneggiare il metallo attraverso una penetrazione errata. La polarità negativa dell'elettrodo è definita polarità lineare, mentre quella positiva dell'elettrodo è definita polarità inversa.

Una penetrazione più profonda può essere ottenuta invertendo la polarità. D'altra parte, è possibile ottenere una velocità di deposizione più rapida e uno scioglimento rapido mediante polarità lineare.

Devi essere un saldatore per gestire una saldatrice automatizzata?

Saldatura manuale vs saldatura robotizzata

La saldatura, pur essendo un lavoro manuale, richiede un alto livello di istruzione e abilità. È qui che Robot Welding viene in soccorso e riduce notevolmente gli errori umani. Errori minori causano minori danni e quindi minori perdite finanziarie per l'azienda.

La saldatura automatizzata ha fatto molta strada ed è molto più facile esercitarsi ora rispetto al passato. Poiché il robot gestisce gran parte delle capacità necessarie per la saldatura manuale, i lavoratori senza esperienza di saldatura impareranno facilmente a utilizzare le celle di saldatura robotiche.

Che cos'è il sistema di tracciamento della cucitura del robot di saldatura?

Cerchiamo prima di capire cos'è il tracciamento della cucitura. Il tracciamento della cucitura, noto anche come tracciamento del giunto, comporta il tracciamento in tempo reale subito prima del deposito della saldatura. Ciò consente non solo modifiche alla traiettoria del robot o del sistema, ma anche la regolazione adattativa come la tensione, l'alimentazione del filo o le modifiche della velocità di spostamento per modificare la forma del cordone di saldatura.

I metodi di controllo della torcia di saldatura nei tradizionali processi di saldatura semiautomatici richiedono una regolazione manuale della torcia di saldatura, fissata a una certa distanza sul pezzo da lavorare. Questo processo funziona bene per brevi periodi e fornisce una maggiore somiglianza geometrica. Tuttavia, ci sono anche situazioni in cui la regolazione manuale della torcia di saldatura è impossibile o diventa un lavoro noioso per l'operatore.

Questo è il motivo per cui molti produttori stanno rivolgendo i produttori ai dispositivi di tracciamento delle saldature per monitorare in modo specifico la relazione tra torcia e pezzo durante la saldatura, riducendo il feedback dell'operatore e aumentando l'efficienza della saldatura e il volume di uscita.

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Esha Chakraborti

Ho un background in ingegneria aerospaziale, attualmente lavoro verso l'applicazione della robotica nel settore della difesa e delle scienze spaziali. Imparo continuamente e la mia passione per le arti creative mi mantiene propenso alla progettazione di nuovi concetti ingegneristici.
Con i robot che sostituiranno quasi tutte le azioni umane in futuro, mi piace portare ai miei lettori gli aspetti fondamentali dell'argomento in modo semplice ma informativo. Mi piace anche tenermi aggiornato contemporaneamente sui progressi nel settore aerospaziale.