By Džans Vei, vecākais metināšanas lietojumprogrammu inženieris · EVST lietojumprogrammu inženieru komanda · · EVST robotikas integrācijas inženierijas pārskatīts
Biezu plākšņu daudzcauruļu metināšanas šūna savieno rūpniecisko robotu ar loka un šuves izsekošanas funkciju, reāllaikā fiksējot degli savienojuma centra līnijā ar precizitāti ±0.5 mm, lai daudzcauruļu metināšanas lodītes tiktu uzklātas ar nemainīgiem parametriem no pirmās līdz tūkstošajai daļai, un pievienojot ārējās asis (metināšanas pozicionētāju, pārvietošanas sliedi), viens robots var apstrādāt smagus strukturālos tēraudus, kuru pārvietošanai prasmīgam metinātājam nepieciešamas stundas. Šajā rokasgrāmatā ir paskaidrots šuvju izsekošanas, daudzpakāpju vadības un ārējo asu lēmumu process, kas notiek aiz šūnas, kā arī tas, kā EVST to izmanto tērauda konstrukcijām, inženiertehniskajām iekārtām, spiedtvertnēm un dzelzceļa ratiņiem.
Galvenie izņemšanas gadījumi
- Prasmīgus metinātājus ir grūti nolīgt, un grūtāk ir nodrošināt vienmērīgu metinājumu garos, daudzcauruļu savienojumos uz biezām plāksnēm; robots ar šuves izsekošanas funkciju notur centra līniju iekšpusē. ± 0.5 mm (tipiski sasniedzams ar EVST integrētām šūnām ar kalibrētu loka + redzes izsekošanu) un sasniedz ~ 99% standarta biezu plākšņu savienojumu pirmās kārtas pieņemšanas līmenis (nozarei tipisks diapazons saskaņā ar ISO 3834 B klases ražošanu, izmēri pielāgoti katram projektam).
- Vairāku caurlaidību slāņi sabojājas, ja starplaidumu temperatūra vai pinuma parametri mainās — robots notur abus nemainīgus, tāpēc izdedžu iekļaušana, saplūšanas trūkums un apakšgriešana strauji samazinās.
- Divu asu U veida pozicionētājs pagriež detaļu optimālā plakanās gravitācijas metināšanas pozīcijā; kustības sliede paplašina sniedzamību; kopā šūna mērogojas, lai līdz 16 ārējām asīm.
- Divi kvalificēti metinātāji pārvietoti katrā kamerā (tipiski vienas maiņas bāzes līnijai; mainās atkarībā no detaļu maisījuma un pārbaudes klases), ar divu maiņu nepārtrauktu darbību.
- Rūpnieciskā atzara darbība ir droša ISO 10218 tās šūnas iekšpusē.
Šis raksts ir paredzēts ražošanas vadītājiem, metināšanas inženieriem un rūpnīcu īpašniekiem, kas automatizē biezu plākšņu konstrukciju metināšanu. Tas aptver daudzpakāpju biezu plākšņu savienojumus ar ārējām asīm; tas neattiecas uz plānu lokšņu vai alumīnija darbiem, kuriem ir atšķirīgi parametru režīmi.
Kas ir biezu plākšņu daudzcaurumu metināšanas process?
Uz smagiem tērauda konstrukcijām — H-veida sijām, kastu sijām, rāmjiem, spiedtvertņu apvalkiem, dzelzceļa ratiņiem — savienojumi ir gari, plāksne ir bieza, un viena caurlaide nevar aizpildīt spraugu vai panākt pilnīgu iespiešanos. Metinātāji šuvi izklāj slāņos: saknes caurlaide, aizpildīšanas caurlaides un vāciņš, katru slāņos ar kontrolētu siltuma padevi un šuves izvietojumu. Tūkstoš detaļās cilvēka roka dreifē: vēlās maiņas nogurums mīkstina kustības ātrumu, centra līnija nobīdās, un pārbaudes laikā šuve tiek noraidīta. Šūna pastāv tāpēc, ka savienojums ir pārāk atkārtots, lai cilvēks to varētu pieturēties pie specifikācijas, un pārāk kritisks, lai vēlāk to pārbaudītu.
1. attēls. Daudzslāņu metināšanas šuves šķērsgriezums: saknes šuve apakšā, uzkrājušās aizpildīšanas šuves un galviņas šuve ar redzamu karstuma radītu ietonējumu. Šuvju skaits un starpšuvju parametri nosaka, vai savienojums iztur pārbaudi.
Kad biezu plākšņu metināšanas automatizācija atmaksājas — un kad tā neizdodas
Izšķirošie faktori ir savienojuma sarežģītība, detaļas izmērs un pārbaudes klaseIzmantojiet šo rāmi:
| Izvēlieties daudzpakāpju robotizētu šūnu, ja… | Pārdomājiet vēlreiz, kad… |
|---|---|
| Plāksne ir pietiekami bieza, lai tai būtu nepieciešamas vairākas caurlaides | Vienreizējas plānlokšņu apstrāde ir lielākā daļa |
| Savienojumi ir gari vai atkārtojas daudzās daļās | Ģeometrija maina katru daļu bez loģikas |
| Pārbaudei nepieciešama nemainīga pirmā procesa kvalitāte | Vizuāla pārbaude vieglā darba apstākļos |
| Kvalificētu metinātāju trūkst vai viņi noveco | Esošie metinātāji viegli sasniedz caurlaidspēju |
| Lielām detaļām nepieciešama pārorientācija starp caurlaidēm | Sīkas detaļas, ar kurām metinātājs apstrādā vienā piegājienā |
EVST tēmēklī tiek izmantota biezu plākšņu šūna ar to, ko mūsu inženieri sauc par Centrālās līnijas metode: fiksējiet degli savienojuma centra līnijā, izmantojot loka un šuves izsekošanu reāllaikā, pēc tam veidojiet kārtu pēc kārtas ar nemainīgu starpkārtu temperatūru un veiciet savīšanu — jo vairāku kārtu savienojums daudz biežāk sabojājas parametru nobīdes dēļ nekā robota pozā.
Manuālā un robotizētā biezu plākšņu daudzcauruļu metināšana
| Faktors | Manuālā metināšana | Robota daudzpakāpju metināšana |
|---|---|---|
| Locītavas pozīcijas precizitāte | Roku pie acs, noguruma dreifē | Fiksēts līdz centra līnijai ±0.5 mm, izmantojot šuves izsekošanu |
| Slāņa parametru konsekvence | Metinātājs aprēķina starpslāņu temperatūru | Programma nodrošina stabilitāti; mazāk izdedžu un iegriezumu |
| Defektu līmenis (pirmās kārtas pieņemšana) | Mainīgs, samazinās vēlā maiņa | ~99% zem šuves izsekošanas un stabili parametri |
| Metinātāji pārvietoti | Sākot no | Divi uz vienu šūnu (parasti) |
| Nepārtraukta skriešana | Viena maiņa ar nogurumu | Divas maiņas bez operatora nobīdes |
| Sasniedzamība līdz lielām detaļām | Metinātāja pārvietošana un atkārtota skavas nostiprināšana | Pozicionieris griežas; braukšanas sliede izbīdās |
Kā tiek veidota biezplākšņu šūna
2. attēls — Centrālās līnijas metode vienā šūnā: robots metina, pozicionētājs pagriež detaļu līdz horizontālai gravitācijai, pārvietošanās sliede izstiepjas. Visas trīs ir koordinētas ārējās asis vienā kontrollerī.
Trīs inženiertehniskās detaļas nosaka, vai šūna saglabā izturību vairāku mēnešu ražošanas laikā:
- Šuvju izsekošana reāllaikā. Loka izsekošana un uz redzi balstīta šuves izsekošana reāllaikā fiksē degli savienojuma centrālajā līnijā ±0.5 mm robežās pāri visai šuvei. Robots ne tikai seko ieprogrammētam ceļam — tas koriģē faktisko savienojumu, veidojot metinājumu. Šī ir grīda, zem kuras daudzcauruļu kvalitāte nevar pastāvēt.
- Daudzpakāpju parametru kontrole. Šūnu secības sakņošanās, aizpildīšanas un noslēgšanas caurlaides tiek veiktas kontrolētā starpcauruļu temperatūrā un pinumā; siltuma padeve paliek nemainīga. Izdedžu iekļaušana, kušanas trūkums un apakšgriešana — atteices veidi, kas nomāc vairāku caurlaidību veikšanu uz biezām plāksnēm — strauji samazinās, ja programma šos rādītājus uztur nemainīgus.
- Ārējās asis, kas sasniedz locītavu. Divu asu U veida pozicionētājs pagriež detaļu optimālā horizontālā gravitācijas pozīcijā, lai katra caurlaide tiktu novietota lejup; pārvietošanās sliede pārvieto robotu pa līniju savienojumiem, kas ir garāki, nekā var aizsniegt fiksētas pamatnes roka. Šūna mērogojas līdz pat 16 ārējām asīm, kas ir nepieciešams, lai vienā iekārtā metinātu lielus konstrukcijas rāmjus visapkārt.
Praksē visbiežāk sastopamā kļūme ir pozicionētāja uzskatīšana par neobligātu: robots, kas metina neērtas, nelīdzenas pozīcijas, darbojas lēnāk un uzkrāj mikrodefektus, savukārt tas pats robots uz pagrieztas detaļas metina tīri. EVST pielāgo pozicionētāja un sliedes izmērus faktiskajai detaļas aploksei, nevis kategorijai.
Ieguldījumu atdeve: kvalitāte, caurlaidspēja un kvalificēta darbaspēka aizstāšana
Pirmā svira ir pārbaudes raža: noturot centra līniju ±0.5 mm robežās un parametrus nemainīgus, pirmās kārtas pieņemšana tuvojas 99%, kas novērš nepieciešamību pēc atkārtotas apstrādes, ko citādi radītu rentgena vai ultraskaņas skenēšana. Otrais ir caurlaidspējaDivu maiņu nepārtraukta metināšana bez operatora noguruma palielina jaudu no vienas un tās pašas kameras apvalka. Trešais ir kvalificēta darbaspēka pārvietošanaKatrā šūnā tiek atbrīvoti divi metinātāji, risinot sertificētu metēju strukturālo trūkumu. Atmaksāšanās ir atkarīga no pārbaudes klases, detaļu kombinācijas un pašreizējā personāla skaita, un EVST to nosaka katram projektam atsevišķi.
Kur tas attiecas uz dažādām nozarēm
- Tērauda konstrukcijas un saliekamās ēkas — H veida sijas, kastes sijas, kolonnu un siju savienojumi; garas, atkārtotas metinājuma šuves, kur šuvju trajektorija ir galvenā iezīme.
- Inženiertehniskās iekārtas un zemes pārvietošana — smagi rāmji un šasijas ar daudzpakāpju savienojumiem uz biezas plāksnes.
- Spiediena tvertnes — apkārtmēra un gareniskās šuves uz biezām čaulām, kur pārbaudes klase ir nelokāma un atmaksājas konsekvence.
- Dzelzceļa ratiņi un ritošais sastāvs — atkārtoti biezu plākšņu savienojumi ar stingrām pirmās kārtas pieņemšanas prasībām.
Tā pati loģika pastāv, jo darba slodze ir identiska: garš, vairāku posmu, pilnīgas iespiešanās savienojums uz plāksnes, kas ir pārāk bieza vienai caurlaidei. Kamēr vien ir izpildīti šie trīs nosacījumi, šūna atmaksājas.
Standarti, saskaņā ar kuriem darbojas šūna
Robotizētas metināšanas šūnas biezu plātņu konstrukciju darbiem tiek klasificētas atbilstoši trim standartu grupām:
- ISO 3834 — Metālisku materiālu kausēšanas metināšanas kvalitātes prasības. ISO 3834-2 (visaptverošais), 3834-3 (standarts) un 3834-4 (elementārais) standartu klases nosaka dokumentācijas, procedūru kvalifikācijas un pārbaudes prasības, kurām ir jāatbilst šūnas metināšanas procedūras specifikācijai (WPS).
- ISO 14732 — Metināšanas personāla kvalifikācija pilnībā mehanizētai un automātiskai metālisku materiālu metināšanai. Ietver operatora un regulētāja kvalifikāciju robotizētās metināšanas kamerās; to pieprasa daudzas ES un oriģinālā aprīkojuma ražotāju (OEM) specifikācijas.
- AWS D1.1 — Konstrukciju metināšanas kodekss: tērauds. Ziemeļamerikas tērauda konstrukciju standarts ar iepriekš kvalificētiem metināšanas vadiem (WPS), kvalifikācijas testēšanas un pārbaudes noteikumiem. Lielākajai daļai ASV tērauda konstrukciju un tiltu darbu ir noteikts D1.1.
- ISO 10218 — Robotu drošība. Rūpnieciskā roka darbojas aizsargāta tās kamerā saskaņā ar ISO 10218-1 (robots) un ISO 10218-2 (sistēmu integrācija).
Šuvju izsekošana un vairāku posmu parametru kontrole ir rīki, kas palīdz sasniegt šos standartus — tie neaizstāj metināšanas procesu programmu (WPS), operatora kvalifikāciju vai pārbaudes plānu.
FAQ
Cik precīza ir šuvju izsekošana uz biezas plāksnes? Ar loku un redzi balstīta šuves izsekošana reāllaikā fiksē degli savienojuma centrālajā līnijā ±0.5 mm robežās, izmantojot EVST integrētas šūnas (tipiski sasniedzams ar kalibrētu izsekošanu; mainās atkarībā no virsmas stāvokļa, pielāgošanas un procedūras), koriģējot faktisko šuvi, kad tiek uzlikta locījuma vieta, nevis paļaujoties tikai uz ieprogrammēto ceļu.
Kāpēc pirmās kārtas pieņemšanas līmenis sasniedz 99%? Tā kā tiek novērstas gan centra līnijas nobīde, gan parametru nobīde — abi atteices veidi. Šuves izsekošana nosaka pirmo; ieprogrammētā starpslāņu temperatūra un pinuma kontrole nosaka otro. Apvienojumā daudzslāņu savienojums katru reizi tiek veidots vienādi. Šis skaitlis ir nozarei tipisks diapazons, kas sasniedzams, veicot ISO 3834 B klases ekvivalentu izgatavošanu; faktiskais ātrums tiek noteikts katram projektam atsevišķi.
Vai man ir nepieciešams pozicionētājs un sliede? Pozicioniera izmaksas gandrīz vienmēr nosaka detaļas ražība: detaļas pagriešana horizontālā gravitācijas pozīcijā novērš mikrodefektus un ļauj robotam metināt ātrāk. Kustības sliedes izmaksas nosaka sniedzamība — tā ir nepieciešama, ja savienojums ir garāks par robota apvalku. Šūna mērogojas līdz 16 ārējām asīm, ja piemērojami abi šie parametri, piemēram, uz lieliem konstrukcijas rāmjiem.
Pēc kādiem standartiem tas darbojas? Rūpniecības nozare darbojas piesardzīgi. ISO 10218 tās šūnā; metināšanas procedūras tiek noteiktas katram projektam ISO 3834, ISO 14732 or AWS D1.1 kā to pieprasa klienta pārbaudes klase. Izsekošana ir rīks, kas palīdz izpildīt šos standartus, nevis tos aizstāj.
Vai tas darbojas pārslēgšanai starp detaļu tipiem? Jā — jaunas detaļas izveide ir programmas un stiprinājuma maiņa, un metināšanas procesu bibliotēkā ir atkārtoti izmantojamas metināšanas procedūras. Šuvju izsekošana koriģē pielāgošanas variācijas detaļu saimē, bet pakāpeniskas maiņas ģeometrijai ir nepieciešama īsta pārprogrammēšanas kārta.
Ienesot to savā rūpnīcā
Biezu plākšņu daudzpakāpju robotizētā metināšana pārvērš viscietāko un visgrūtāk apstrādājamo savienojumu smago detaļu ražošanas cehā par konsekventu, divu maiņu, pārbaudes līmeņa standarta procesu — fiksējot degli pie centra līnijas, saglabājot parametrus nemainīgus un izmantojot ārējās asis, lai sasniegtu to, ko nevar sasniegt ar fiksētas pamatnes roku. Lēmums ir atkarīgs no plāksnes biezuma, savienojuma garuma un pārbaudes klases, nevis robota zīmola. EVST projektē biezu plākšņu šūnas, izmantojot Centerline-First metodi, un integrē metināšanas robotu, šuvju izsekošanas ierīci, divu asu U veida pozicionētāju un pārvietošanās sliedi vienā šūnā — skatiet mūsu rokasgrāmatas, lai Kā izvēlēties robotizētu ceļojumu sliedi, metināšanas pozicionētāja izvēle un robota + sliedes + pozicionētāja šūnas koordinācijavai arī konsultējieties ar EVST par biezplākšņu šūnas darbības jomas noteikšanu.
Par autoru Sākot no Džans Vei ir vecākais metināšanas lietojumprogrammu inženieris uzņēmumā EVST lietojumprogrammu inženieru komanda, ar vairāk nekā 12 gadu pieredzi robotizētu metināšanas šūnu integrēšanā biezu plākšņu tērauda konstrukciju, inženiertehnisko mašīnu, spiedtvertņu un dzelzceļa ritošā sastāva apstrādei. Viņš vada šūnu darbības jomas izpēti, ņemot vērā savienojumu sarežģītību, pārbaudes klasi un sasniedzamību — šuvju izsekošanas izmēru noteikšanu, vairāku caurlaidju programmas vadību, pozicionētāju un sliežu ceļa asis uz detaļas apvalku —, izmantojot iepriekš aprakstīto Centerline-First metodi. EVST robotics integration engineering pārskatīja tehnisko precizitāti; skaitļi ir tipiski sasniedzamie diapazoni, nevis garantijas, un ir aprēķināti katram projektam atsevišķi. Labojumi un atjauninājumi: skatiet pēdējās atjaunināšanas datumu.