Роботизированная ячейка для сварки алюминиевых радиаторов

Компания СМД предлагает полный комплекс услуг по подбору и поставке оборудования, включающий в себя конструирование и изготовление оборудования (в том числе по индивидуальному проекту), пусконаладочные работы, инструктаж персонала по работе с новым оборудованием, а также постпродажная поддержка и сервисное обслуживание. Роботизированная ячейка, запускаемая в Оренбургской области, как раз демонстрирует работу с проектом "под ключ". В SMD обратился заказчик с запросом повысить производительность и качество выпускаемой продукции для изделий типа алюминиевый радиатор с толщиной стенки от 2 мм. При более детальном обсуждении РТК было принято решение внедрить Н-позиционер RAX-H.500 собственного производства и дополнить его индивидуально разработанной сборочно-сварочной оснасткой, позволяющей просто и быстро зафиксировать обрабатываемое изделие. Стандартное защитное ограждение также было дополнено каркасной конструкцией, позволяющей в последствии подключить общецеховую систему вентиляции.

В итоговом варианте роботизированная ячейка состоит из следующих элементов:

• Сварочный робот серии RH06A3 от компании GSX – роборука, манипулятор которой размещён на неподвижной тумбе. Осуществляет автоматизированную сварку без участия оператора.
• Н-позиционер RAX-H.500 производства Robaxis – сварочный вращатель с двумя рабочими зонами. Имеет 3 отдельные оси вращения, движение которых задаётся системой управления вместе с движением манипулятора.
• Интеллектуальный сварочный полуавтомат Proxima от компании MGT – роботизированный сварочный источник, поддерживающий сварку в режиме двойного импульса, необходимую для обработки алюминия.
• Адаптивная система слежения Full-V – лазерный датчик, предназначенный для распознавания и корректировки погрешностей, возникающих при сборке и установке.
• Станция очистки горелок AT01 производства Arctec – периферийное оборудование, применяемое для удаления сварочных брызг с сопла.
• Сборочно-сварочная оснастка – система прижимов, разработанная по индивидуальному проекту с учётом необходимости быстрой адаптации под изделия разных размеров.
• Система безопасности – защитное ограждение с лазерными датчиками пересечения периметра. Дополнительный каркас предназначен для размещения купола фильтровентиляционной установки.

Н-позиционер RAX-H.500 изготавливался индивидуально для проекта ввиду особых требований к высоте рабочей зоны и расстоянию между бабками. Рамы поцизионера оснащены системой противовесов, предназначенной для уменьшения влияния смещения центра масс оснастки с изделием. Минимальный эксцентриситет центра масс позволяет значительно снизить нагрузку на двигатели (что значительно увеличивает срок службы) и делает всю систему более устойчивой при движении.

Оснастка, разработанная и изготовленная по индивидуальному проекту, представляет из себя раздвижные вилы с клэмпами. Линейные направляюще вил защищены огнеупорным кожухом, что увеличивает их срок службы за счёт препятствования налипанию пыли и сварочных брызг. Также на вилах расположена система отверстий, позволяющая быстро перемещать клэмпы в зависимости от размеров изделия.

Ячейка спроектирована с учётом возможного присутствия оператора в зоне загрузки/выгрузки и обладает всеми необходимыми устройствами безопасности. Пересечение оператором защитного периметра считывается лазерным датчиком, установленным в колонне. Система получает сигнал о пересечении периметра. На данном этапе если сварочные работы уже были начаты – они продолжаются согласно написанной программе. Как только управляющая программа доходит до смены рабочих зон (т.е. до вращения позиционера), при наличии сигнала о пересечении периметра позиционер не будет осуществлять вращение. Также зоны разделены перегородкой, предназначенной для защиты от светового излучения, возникающего в процессе сварки. Благодаря всему этому оператор может безопасно для себя находиться в зоне загрузки/выгрузки в течение всего цикла обработки. Более того, при пересечении защитного периметра в момент смены рабочих зон – движение позиционера моментально останавливается, предотвращая возможный травматизм персонала.

Для индикации состояния системы на колонне защитного периметра расположена светосигнальная колонна. В зависимости от цвета сигнального светофора оператор может издалека понять в каком состоянии находится рабочий комплекс в данный момент. Также для удобства оператора на одном из столбов защитной ячейки расположен HMI-интерфейс, выступающий в роли панели оператора. Благодаря ему оператор может выбирать и запускать нужную программу, не заходя в рабочую зону манипулятора робота, контролировать работу вытяжки и освещения комплекса, просматривать журнал ошибок и контролировать время работы комплекса для своевременного проведения технического обслуживания. Именно с панели оператора необходимо подать сигнал после завершения работ в зоне загрузки/выгрузки. 

Результатом пусконаладочных работ стал отработанный алгоритм работы:

1. Оператор закрепляет заготовку в оснастке (при необходимости меняя положение вил и зажимных клэмпов), выходит из огороженного периметра и на панели оператора подаёт команду, разрешающую поворот позиционера. Этим действием оператор подтверждает отсутствие людей внутри защитного периметра и даёт разрешение на дальнейшую работу комплекса.
2. Получив сигнал об отсутствии людей внутри РТК, система подаёт команду вращения для Н-позиционера, сменяя рабочие зоны.
3. Манипулятор приступает к обработке заготовки, начиная со сканирования швов для определения величины погрешности. В зависимости от результатов сканирования вся траектория движения и непосредственно сварки смещается, обеспечивая 100% повторяемость в условиях серийного производства.
4. В это же время оператор безопасно для себя может зайти в зону загрузки/выгрузки, извлечь ранее обработанное изделие и установить новое. В случае, если программа обработки завершилась раньше, чем закончилась установка новой заготовки, манипулятор будет стоять в парковочном положении, ожидая команды с HMI-интерфейса. Без разрешения от оператора программа продолжаться не будет.
5. Выйдя из зоны загрузки/выгрузки оператор выбирает рабочую программу и даёт команду старта. Цикл повторяется.

В ходе наладки появлялось множество нюансов, связанных с требованиями к качеству сборки изделий под роботизацию, но благодаря пониманию со стороны заказчика и его готовности идти на встречу все вопросы быстро закрывались, что позволило значительно ускорить весь процесс запуска оборудования. Также на сроки пусконаладочных работ повлиял опыт работы наладчиков SMD как в работе с алюминием (Проект «Роботизированный комплекс сварки алюминия»), так и с наладкой работы системы безопасности для двух рабочих зон (Проект «Роботизация сварки на производстве электротехнического оборудования»).

Результатами пусконаладочных работ стал роботизированный сварочный комплекс, способный работать в режиме 24/7 и уже адаптированный к сварке 4 типов изделий, а также обученный оператор, полностью готовый к самостоятельной работе на комплексе. Итоговые сварные соединения получились не только эстетически красивыми и аккуратными, но и показали лучшие прочностные характеристики, относительно изделий, сваренных вручную. Также значительно сократилось время обработки одного изделия: вручную сварщику требовалось более часа, в то время как роботу нужно порядка 10 минут на такой же по объёму процесс сварки.