Контактная точечная сварка (RSW) — это экономичный процесс, обеспечивающий прочные сварные соединения для долговременной эксплуатации, и по-прежнему остается одним из ведущих методов соединения различных конструктивных деталей. RSW была одной из первых технологий, применённых в робототехнике, а современные достижения в аппаратном и программном обеспечении роботов лишь усилили её позиции. Благодаря прочной конструкции манипуляторов и интуитивно понятным цифровым интерфейсам, RSW широко поддерживается и продолжает оставаться основным методом для изготовления изделий из тонколистового металла. Роботизированный процесс сварки включает ряд инноваций, таких как инверторы средней частоты (1000–2000 Гц) для сварки постоянным током, которые уменьшают размеры и вес трансформаторов, что способствует улучшению конструкции сварочных клещей, а также сервомоторы, приводящие в действие клещи, что обеспечивает большую энергоэффективность и точность по сравнению с пневматическими аналогами.
Технология RSW особенно выгодна для передовых решений в автомобильной промышленности, например, при производстве электромобилей, так как способствует эффективному использованию производственных площадей, сокращает цикл сварки и обеспечивает высокое качество деталей. Для достижения этих результатов рабочие зоны интегрируются с гибкими высокопроизводительными роботами, оптимально настроенными для работы с сервоприводными клещами, системами управления сваркой и другими высокотехнологичными периферийными устройствами. Однако что именно внедряется для реализации этих изменений?
Скорость осей робота и возможности ускорения играют ключевую роль в сокращении холостых перемещений и уменьшении времени цикла. Современные конструкции роботов включают полые рычаги и интегрированные кабельные трассы для сварочных клещей, что снижает помехи от кабелей, улучшая диапазон движения и экономя производственную площадь. Лёгкие клещи позволяют использовать роботов с меньшей грузоподъёмностью (80–120 кг) на более высоких скоростях и с меньшими габаритами. Обычно роботы с большей грузоподъёмностью (150–200+ кг) обладают большим вылетом, а сервопривод позволяет им быстрее ускоряться даже с клещами, масса которых меньше номинальной грузоподъёмности. Независимо от того, перемещает ли робот сварочные клещи к детали или подаёт детали к стационарной машине RSW, он может синхронизировать работу сервоприводных клещей с процессом сварки. Аналогично, роботы, подающие детали, могут использоваться для совмещения процессов, таких как дуговая или проекционная сварка.
Для достижения высоких усилий при RSW всё чаще используются приводы, объединяющие мотор и шарико-винтовую пару в едином блоке. Производители клещей могут комплектовать их приводом или сервомотором с редуктором, а также другими конструктивными элементами для удовлетворения требований заказчика. Алюминиевые рычаги клещей и другие достижения способствуют созданию более лёгких, компактных клещей с повышенными усилиями зажима.
Благодаря энкодерам, отслеживающим положение вала, сервомоторы обеспечивают высокоточное управление движением и позволяют постоянно поддерживать заданный момент, что делает их идеальным выбором для точечных сварочных клещей и управления с помощью робота. Основные функции, управляемые с помощью обучающего пульта робота, включают:
Выравнивание клещей: Использует управление положением для движения рычага робота с приложением давления клещей, компенсируя изгибы рычагов и внешние усилия, что снижает риск повреждения детали.
Компенсация износа наконечников: С помощью энкодера измеряется износ наконечников при закрытии клещей, и автоматически корректируется их положение для повышения стабильности сварки — даже незначительное отклонение может повлиять на качество шва. Изношенные наконечники обрабатываются или заменяются в зависимости от показаний системы.
Определение толщины заготовки: Эта функция предотвращает ошибки, связанные с отсутствием детали, и позволяет измерять раскрытие клещей при зажиме для подтверждения соответствия толщины пакета материалов допускам.
Контролируемое усилие зажима: Калибровка зажимного усилия электродов относительно момента на сервомоторе позволяет пользователям указывать требуемое усилие, и робот устанавливает нужный момент. Система управления позволяет задавать различные профили зажима с изменением давления и времени.
Последовательность сварки с давлением: Робот запускает процесс сварки при достижении электродами заданного давления, что исключает время предварительного зажима, характерное для пневматических клещей.
Функция компенсации давления: Позволяет изменять давление клещей в реальном времени, когда система управления сваркой может задавать или корректировать усилие электродов в ходе цикла сварки. Эта функция, всё чаще применяемая при сварке алюминия, известна как ковочная сварка под давлением и помогает предотвратить образование трещин в сварочном ядре.
Функция поиска детали: Упрощает программирование, особенно если видимость ограничена оснасткой или деталью, позволяя клещам закрываться до контакта с заготовкой по обратной связи по моменту. Может использоваться и в автоматическом режиме для поиска точек сварки при изменениях в сериях деталей.
Контролируя сервомотор на оси клещей, робот может реализовывать ряд дополнительных функций:
Графики параметров: С помощью встроенного осциллографа можно отслеживать скорость и момент мотора клещей, а также последовательность таймера точек для контроля и диагностики процесса.
Приводные устройства для обработки наконечников: Специальные устройства служат для восстановления поверхности изношенных наконечников. Срезается слой медного наконечника при помощи пневматического или электрического мотора, а сервомотор обеспечивает дополнительный контроль момента и скорости, предотвращая повреждение электродов и позволяя корректировать давление и скорость для придания гладкости поверхности.
Обеспечивая широкие возможности для оптимизации программирования, системы управления сваркой с цифровыми интерфейсами упрощают подключение с помощью Ethernet-кабелей. Управление позволяет программировать и отслеживать параметры, поддерживая более 255 программ сварки на каждое устройство. Несколько систем управления могут быть объединены с несколькими роботами или несколькими клещами, управляемыми от одного контроллера. К расширенным функциям таких систем относятся:
Адаптивная обратная связь: Система управления сваркой формирует высоковольтную волну на первичной обмотке трансформатора, чтобы достичь требуемого тока на вторичной обмотке у клещей. Таймер с этой функцией использует сигнальные провода на электродах для контроля и корректировки выходного тока трансформатора.
Программное обеспечение: Таймер точек оснащён интерфейсом для программирования графиков сварки. Некоторые системы поддерживают открытый протокол, позволяя программировать прямо с пульта робота без необходимости подключения ПК.
Мониторинг данных: Система управления контролирует процесс сварки и может записывать результаты каждого шва для диагностики или обеспечения качества. Это включает измерение силы на электродах при использовании датчика на клещах.
Независимо от отрасли — сельское хозяйство, автомобилестроение, строительство или другая сфера — эти методы и технологии способны совместно повысить эффективность операций и обеспечить качественные изменения в производстве. Руководителям предприятий, заинтересованным в повышении надёжности, точности и качества сварки, стоит обратиться к опытному поставщику или интегратору робототехники для получения более подробной информации.
Рис. 1 — Высокопроизводительные роботы с полыми рычагами используют технологии контактной точечной сварки для максимизации использования производственных площадей при одновременном сокращении времени цикла и повышении качества продукции.
