Роботизация сварки на автокрановом заводе

Первые переговоры с автокрановым заводом состоялись весной 2023 года, по их результатом  компания SMD выполнила поставку и пусконаладку первой роботизированной ячейки по автоматизированной сварки тел вращения, далее были поставлены еще 4 ячейки. Таким образом наша компания стала одним из основных поставщиков и исполнителей работ по роботизации производства.

Роботизированная ячейка для сварки гидроцилиндров

Первая поставленная ячейка предназначена для сварки гидроцилиндров кранов. Она включает в себя сварочного робота серии RH06A3 от производителя GSX (аналог GSK), интеллектуальный сварочный полуавтомат Artsen Pro, MEGMEET (MGT), роботизированную станцию очистки горелок TRM, а также линейный трек для робота и сварочный вращатель с подвижной пневмопинолью собственного производства Robaxis.

Работа комплекса осуществляется следующим образом:

1. Оператор устанавливает на сварочный вращатель заготовку, собранную предварительно на прихватках. С одной стороны заготовка зажимается в трёхкулачковом патроне, а с другой поджимается пневмопинолью. После установки оператор запускает программу.
2. Перед началом процесса сварки робот корректирует смещение заготовки с применением контактной системы слежения TouchSense. Данный этап корректирует погрешность, возникающую при сборке заготовки. Смещение происходит по одной, выбранной заранее, оси.
3. Рассчитав смещение, робот осуществляет сварку с применением колебаний, для достижения большего заполнения шва. Перемещение робота вдоль рабочей зоны вращателя выполняется с помощью линейного трека.
   
4. После обработки заготовки робот перемещается к калибровочной игле станции очистки и ожидает команды оператора.
5. Данный шаг добавлен для постоянного контроля точности позиционирования рабочего органа робота. В случае отклонения рабочий орган перекалибровывается без потери рабочих программ.
6. Оператор снимает обработанную деталь, устанавливает новую заготовку и даёт роботу сигнал о начале работы.

Так как производительность данного комплекса при неполной загрузке повысилась в 2 раза, представителями заказчика было принято решение о поставке следующей роботизированной ячейки для сварки выносных опор автокранов.

Роботизированная ячейка для сварки опор кранов

Вторая ячейка состоит из сварочного робота серии RH06A3, GSK; интеллектуального сварочного полуавтомата Artsen Pro, MEGMEET (MGT), двухстоечного вращателя для роботов с рамой (рабочая длина 3м), ROBAXIS; системы лазерного слежения за швом средней дальности, Full-V; роботизированной станции очистки горелок, TRM; и фильтровентиляционного оборудования для сварочного робота. На ячейке происходит обработка опор для кранов грузоподъёмностью до 32 т.

Если на первой ячейке варьировалась только длина и радиус обрабатываемых заготовок, то на второй различия были более существенны. У деталей, в зависимости от серии, меняются линейные размеры, количество привариваемых накладок и их геометрия. Соответственно, в сравнении с первым комплексом, возникает большее количество мест, где может проявиться погрешность при нарезке металла или при сборке. За счёт большей сложности обрабатываемого изделия и была предложена лазерная система слежения за швом средней дальности.

Алгоритм работы данной ячейки, следующий:

1. Оператор устанавливает на раму позиционера собранную заранее на прихватках заготовку и запускает необходимую программу.
2. В процессе выполнения программы перед заваркой каждого шва лазерная система слежения оценивает его смещение относительно оригинальной программы и корректирует положение робота. За счёт наличия лазерной системы слежения корректируется погрешность, возникающая при резке металла и сборки заготовки. Смещение происходит по всем трём осям.
3. Программа настроена таким образом, чтобы фильтровентиляционное оборудование включалось в начале процесса сварки и выключалось в конце.
4. По завершению обработки заготовки робот, как и на первом комплексе, перемещается к калибровочной игле станции очистки, для контроля позиционирования рабочего органа. Также в процессе выполнения программы робот (в зависимости от текущей настройки оператора) один или несколько раз подходит к станции очистки для удаления нагара, образовывающегося в процессе сварки.

Порядок обработки сварных соединений был выбран таким образом, чтобы каждая из сторон обрабатываемой детали подвергалась минимальной температурной деформации в процессе сварки.

Руководству производства понравилась производительность и абсолютная повторяемость роботизированной ячейки, задействующей систему лазерного слежения за швом Full-V, так что следующие 2 проекта использовали её же.

Роботизированная ячейка для сварки стрел кранов

Для 3-ей по счёту ячейки был поставлен следующий комплект оборудования: 2 сварочных робота серии RH06A3, GSK; 2 системы слежения за швом средней дальности Full-V; 2 интеллектуальных сварочных полуавтомата Artsen Pro с блоками жидкостного охлаждения, MEGMEET (MGT); линейный трек для робота и двухстоечный вращатель для роботов DUBLERAX.3, Robaxis (оба изделия с рабочей длиной 15 м).

На данном комплексе предполагалась обработка стрел для кранов длиной до 15 м, в связи с чем сварной шов было принято решение разбить на участки. Данное решение позволило избежать чрезмерной деформации металла в процессе сварки и избежать прожигания перегретых участков.

Алгоритм работы данной ячейки следующий:

1. Оператор устанавливает заготовку, собранную заранее на прихватках, и запускает необходимую программу.
2. С разных сторон 2 робота начинают процесс сварки.
3. Лазерная система слежения на данном комплексе работает преимущественно в «активном» режиме, т.е. корректирует движение манипулятора робота в реальном времени в зависимости от изменения направления сварного шва. Данный режим идеально подходит для длинных относительно прямых швов.
4. Как только обработка детали с обеих сторон завершена, оба робота возвращаются в домашнее положение.
5. Оператор меняет обработанную деталь на новую заготовку.

Роботизированная ячейка для сварки балок кранов

Следующим был запущен комплекс, аналогичный второму. Отличия заключаются только в наличии линейного трека для робота и грузоподъёмности двухстоечного вращателя для роботов. Алгоритм работы комплекса также аналогичен алгоритму работы комплекса №2. Изменение внешнего вида двухстоечного позиционера обусловлены его индивидуальной разработкой под запрос повышенной грузоподъёмности. Так, у обычного позиционера грузоподъёмность составляет 500 кг, для данного же проекта был разработан вращатель с максимальной грузоподъёмностью 5 т.

Роботизированная ячейка для сварки аксессуаров автокранов

Пятый комплекс включает в себя сварочного робота с полой рукой серии RH06A2, GSK; интеллектуальный сварочный полуавтомат Artsen Pro с блоком жидкостного охлаждения, MEGMEET (MGT); 2 сборочно-сварочных стола Слот-Стол и комплект сборочно-сварочной оснастки.

В отличие от всех предыдущих комплексов, в данной роботизированной ячейке не используется ни одна внешняя система слежения (ни лазерная система слежения за сварным швом, ни контактная система слежения Touch Sense). Данное решение обусловлено наличием надёжной сборочно-сварочной оснастки. Благодаря ей обрабатываемые заготовки однозначно позиционируются в рабочей зоне робота. Также, за счёт двух рабочих зон, оператор может спокойно менять заготовки на одном столе, пока манипулятор обрабатывает детали на другом.  

Для данной ячейки алгоритм работы следующий:

1. Оператор зажимает в оснастке составные части заготовки, не скреплённые между собой и запускает программу обработки.
2. Пока робот обрабатывает детали на одном столе, оператор устанавливает заготовки на второй сборочно-сварочный стол, также зажимая их в комплекте сборочно-сварочной оснастки.
3. Завершив обработку на первом столе, робот, по команде оператора, переходит к обработке заготовок во второй рабочей зоне. Оператор в это время достаёт готовые изделия и устанавливает новые заготовки.

Каждый из комплексов позволил производству сократить время сварки изделий от полутора до трёх раз, а за счёт повышения качества сварного соединения и уменьшения количества брызг, время на постобработку практически не требуется.

На данный момент командой наладчиков компании СМД проводятся пусконаладочные работы ещё 2 дополнительных роботизированных ячеек, и несколько проектов находятся на этапе согласования. Робот для одной из запускаемых ячеек привозился специально под запрос представителей завода и имеет грузоподъёмность до 500 кг. Увидеть его вживую можно было на стенде нашей компании на выставке «Металлообработка-2024», проходившей в г. Москве.