Роботизированная сварка при строительстве туннелей

Проект состоял из двух основных этапов: автоматизация сварки заготовок туннелей и соединение данных заготовок в составе конструкции туннеля. Обе задачи были по своему сложными, требовали разработки абсолютно новых технических решений. Реализация проекта потребовала участия практически всех подразделей нашей компании. Проектно-конструкторские решения были подготовлены специалистами Инжинирингового центра совместно с менеджерами проекта. Группы наладчиков выполняли монтаж и настройку работы оборудования. Специальные демонстрации и тестирования проводились в Центре интеграции роботов в Калуге. На производстве в Калининграде было произведено периферийное оборудование для роботов.

На первом этапе был запущен Роботизированный технологический комплекс для сварки заготовок туннелей, выполненных из стали толщиной от 10 до 12 мм. Кроме роботизированной сварки была реализована и автоматизация перемещения изделия от зоны подачи до зоны выгрузки.

В состав данного РТК вошло следующее оборудование:

• Сварочные роботы с полой рукой серии RH06A2 с контроллерами (GSX)
• Линейные треки для роботов RAXLINE (Robaxis)
• Интеллектуальные сварочные полуавтоматы Proxima (MGT)
• Системы лазерного слежения за сварным швом (Full-V)
• Фильтровентиляционные установки
• Станции очистки горелок AT01 (Arctec)
• Защитное ограждение роботизированного комплекса
• Автоматизированная линия для перемещения изделия между зонами сборки, сварки и выгрузки
• Система управления роботизированным комплексом с экраном.

Автоматизированная линия была разработана нашим конструкторским бюро специально под конкретную производственную задачу. Линия включает в себя несколько конвейерных столов, разделённых на 3 зоны:

1. Зона сборки – предназначена для сборки изделия оператором; дополнительно оснащена механизмом, позволяющим поднимать и опускать рольганги для удобства установки и сборки изделия. Движение детали осуществляется только после опроса датчиков наличия другой детали в зоне сварки. 
2. Зона сварки – предназначена для непосредственно сварки заготовки; оснащена подъёмным стопором, необходимым для предотвращения проскальзывания изделия в процессе транспортировки между зонами, и датчиками наличия изделия. По завершению работ изделие автоматически перемещается в зону разгрузки.
3. Зона разгрузки – предназначена для снятия готового изделия и также оснащена датчиками наличия изделия.  

На сенсорной панели системы управления роботизированной линией предусмотрена возможность выбора программ в зависимости от типа детали, отслеживание статусов датчиков и управление элементами конвейера. Визуализация помогает операторам комплекса ориентироваться на производственной линии и позволяет минимизировать затраты по времени на поиск и устранение неисправностей, если таковые возникают.

На втором этапе проекта стояла задача роботизировать сварку отдельных заготовок туннеля в общую конструкцию. Задача казалась на первый взгляд невыполнимая: сварка тавровых швов ответственных конструкций, выполненных из стали толщиной от 13 мм в потолочном положении, так как сварка производится по окружности внутри большой трубы - туннеля.

Для оценки возможности реализация такой задачи для заказчиков была проведена специальная демонстрация на базе центра интеграции роботов компании SMD в городе Калуге. Были максимально точно воссозданы условия обработки, соответствующие условиям на объекте: собрана жёсткая конструкция для размещения сегмента обрабатываемого изделия таким образом, чтобы высота потолочных швов относительно манипулятора совпадала с высотой на реальном объекте. Результатом данной демонстрации стал ещё один успешный проект, сроки пусконаладки которого ощутимо сократились за счёт подобранных заранее параметров сварочного процесса.

Итоговая роботизированная ячейка включает следующее оборудование:

• Сварочный шестиосевой робот с полой рукой серии RH06A2 с зоной досягаемости до 2 метров (GSX)
• Полностью цифровой сварочный полуавтомат с блоком подачи проволоки и блоком охлаждения MDC-500P (GSK)
• Систему лазерного слежения за швом средней дальности (Full-V) для облегчения позиционирования робота
• Станцию очистки горелок AT01 (Arctec) и другое дополнительное оборудование
• Мобильную тележку для перемещения роботизированной ячейки внутри обрабатываемого изделия

Полученные при реализации данного проекта результаты показали возможность заменить даже в сложных задачах трудоемкую ручную работу сварщика использованием промышленных роботов. Роботы выполняют работу эффективно благодаря их точности, маневренности и большой досягаемости. Но также были сделаны выводы, что такие проекты можно осилить только профессиональной командой, которая уже имеет большой опыт проектирования и пусконаладки РТК. В настоящее время наша компания ведет работы над несколькими похожими проектами, дорабатываются уже существующие решения, ведется поиск идей по оптимизации и еще большему повышению качества и производительности работ.