移动焊接机器人规划:零件可以保留吗?

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直接回答: 当移动设备比移动工件更经济、更安全时,移动机器人焊接才是合理的选择。务必确认工件能够固定在原位,平台有既定的路径和稳定的停靠点,并且焊缝可以分割成多个单次停靠点能够到达的区域。在选择任何设备之前,地面状况、通道、电源和分段焊接等因素都应纳入规划。

本视频概述了应用场景。视频内容仅用于观察流程,不涉及特定型号的性能、安全性或验收声明。

这是给谁的: 本指南是为制造经理和项目工程师编写的,他们负责决定移动焊接平台是否应该安装在现有车间内;本指南也是为将要操作该平台的人员编写的。

范围: 它涵盖了如何根据零件、作业路径和分段方案来规划移动机器人焊接。但它不涉及焊接工艺开发、平台导航技术或组件的结构设计。

移动焊接机器人平台位于车间地面上一根长钢构件旁边。
移动焊接机器人平台位于车间地面上一根长钢构件旁边。

移动机器人焊接始于对零件的提问

固定单元的设计理念是假设零件会主动送到机器人面前。这种假设实际上包含了起重机、夹具、运输路线以及搬运风险。对于重型加工件、长组件和现场作业而言,这种假设往往是整个方案中最昂贵的部分,因此在讨论任何设备之前,都应该先进行测试。

在本指南的参考视频中,一根长条工件放置在车间地面的支架上,旁边放置着一个移动平台,平台上装有机械臂和动力源。这就是整个流程的核心:工件固定不动,设备及时送达。这种方案是否合适,取决于工件原本需要吊装的频率,以及每次吊装在时间、风险和空间方面的成本。

进出路线、停车位置和稳定性

移动平台的性能取决于其行进路线和停靠稳定性。地面平整度、门槛、电缆交叉点、排水沟和转弯空间决定了设备的实际停靠位置。一个虽然可以到达但不稳定的停靠点比没有停靠点更糟糕,因为它会悄无声息地改变机械臂底座和关节之间的关系。

在布局图上规划好停靠位置,而不是等到施工当天。标记出平台在每个焊缝段的停靠位置、电缆和气体管道的走向、操作员的站立位置以及起重机路径的交叉点。如果施工现场忽略这一步骤,通常会在平台已经进入通道后才发现冲突。 ISO 12100:2010因此,危险是针对执行的任务而不是孤立的机器来识别的,这就是为什么每次计划停机都被视为其自身的工作情况。

从部件移动性、通道路线和停止位置到接缝分段的规划路径
移动焊接的设计是从零件出发,反向进行的:首先是移动性,其次是操作通道,最后是切割。

分段:一站式,一组可触及的接头

从任何一个止点开始,机械臂都能覆盖一组有限的关节。因此,移动焊接方案实际上是一个分段方案:焊缝被划分成若干段,每段对应一个止点,止点的顺序经过精心选择,以确保焊接过程中组件的尺寸保持合理。

分段也牵涉到基准问题。每次平台移动,机器人基座与工件之间的关系都会发生变化,因此在弧线再次开始之前必须重新建立工作坐标系。应将重新建立工作坐标系视为一个独立的步骤,并有其自身的验收依据,而不是将其视为一种假设。同样的原则也适用于大型结构的基准恢复,其中重新定位是预先规划的,而不是临时性的。EVST 要求在同一份文件中同时包含分段顺序和基准恢复步骤,因为缺少其中任何一个都不能称之为计划。根据…… ISO 3834-1:2021焊接操作的整体质量要求等级是统一选择的,因此分段焊缝在每个工序中仍然由一个选定的等级控制。

决策表:固定基站、移动平台或两者兼有

请注意,移动式工作台不会移除工件,而是重新安置工件。工程工作从夹具设计转移到通道、挡块和基准恢复。

在固定式焊接单元和​​移动式焊接平台之间进行选择
情况 通常指向 主要规划负担
重复部分,大小适中,体积稳定 带夹具的固定单元 夹具重复性和装载人体工程学
沉重或过长的物体难以抬起 移动平台 进出路线、停靠稳定性以及每次停靠时的基准恢复
混合家庭,成员长短不一 固定蜂窝加移动平台 决定哪个家庭去哪里,并保留一套焊接工艺规程
装配线搭建过程中进行的工作 移动平台 现场电源、抽取、移动工作区域的安全保障
尚未绘制出缝隙人口分布图 暂缓决定 首先完成接缝图和分段图。

保护移动式工作区域

移动工作区域比围栏更难保护,因为边界会随着平台而变化。 ISO 12100:2010 它为危险识别、风险估计、风险评估和风险降低提供了一般框架,并且当保护空间是按站点而不是一次性定义时,它是正确的起点。

本文探讨了机器人应用和单元的集成、调试、运行、维护和退役要求。 ISO 10218-2:2025应用于移动焊接时,实际问题是:每次停止时如何重新建立安全区域,电弧带电时如何控制进出,以及工作中断时如何使平台恢复到安全状态。

EVST 将这些答案与焊接工艺流程一起视为计划的交付成果,因为它们决定了在共享车间中每个班次实际可行的停顿次数。根据 ISO 10218-2:2025集成和调试要求适用于整个机器人应用,因此,移动工作区域的规定与围栏式安装的规定同样严格。

移动焊接的接受度如何?

移动应用验收并非仅指一次简单的演示焊接。它需要从代表性焊点焊接一个代表性截面,其中包含基准重建步骤,并符合预先设定的质量要求。 ISO 3834-1:2021 制定了选择熔焊质量要求适当水平的标准,尽早确定该水平可以保持试验的意义。

同时记录中断行为。如果平台失去定位,或者工作在进行到一半时停止,则部件标识、已完成部分以及重新验证步骤都必须可追溯。正是这些记录使得第二个和第三个项目比第一个项目更容易,也是实验和流程之间的区别所在。

焊接工艺规程文件有哪些变化

移动应用程序不会改变接头的物理特性,但会改变记录的周围条件。焊接时的位置、操作空间和组件状态都是操作流程的一部分,而这三者都会随着所使用的挡块而变化。因此,移动作业的操作流程通常会同时指定截面和接头。

对于大型构件而言,预热和层间条件需要特别关注,因为放置在车间内的构件会受到环境条件的影响,而固定工位中的夹具可以部分控制这些环境条件。如果工序依赖于这些条件,则工艺方案必须明确说明如何在每个工序中建立和检查这些条件,而不是假设工位环境不变。

变形控制也纳入了分段设计方案中。各段的焊接顺序不仅关系到焊接位置,它还决定了组件在焊接过程中的运动方式。早期常见的错误是,为了平台方便而采用不利于结构的分段顺序,而将两者结合起来进行规划可以避免这种情况。

移动平台通常是错误的答案

移动平台并非万能的升级方案。对于小型重复性零件,几乎总是使用配备良好夹具的固定式安装更为合适,因为固定式工作站所提供的夹具重复性正是移动应用在每次停靠时都需要重新建立的。

车间通道拥挤、地面不平整或共用起重机作业频繁,往往会导致平台等待通行的时间比实际焊接的时间还要长。在这种情况下,客观的结论是:瓶颈在于车间本身,而非设备,因此必须优先进行地面和布局的优化工作。

对于需要一次性不间断焊接连续长焊缝的应用,这种方法也不太适用,因为分段焊接是该方法固有的缺陷。如果工艺要求必须一次性不间断焊接,那么采用外轴固定安装通常仍然是更好的选择。

公用设施、提取和共享商店

移动平台自带机械臂,通常也自带电源,但不自带燃气供应。使用点的电力容量、穿越通道的电缆布线、燃气供应和气瓶搬运,以及作业后的排烟等问题,都必须在申请阶段就进行规划,而不是在作业当天临时解决。

通风系统尤其值得关注,因为它是最常被临时安排的项目。固定牢房的通风罩可以一次性设计完成。而移动应用需要移动,因此通风系统要么随平台移动,要么在每个预定停靠点都配备,要么通过一般通风系统进行处理,但需要给出合理的理由。选择这三种方案之一是一个设计决策,会影响成本和布局。

车间本身也是一项共享资源。如果平台放置在通道中,就会与叉车和起重机争夺空间;如果放置在工位内,就会与正在进行的装配作业争夺空间。将停靠点与车间的正常交通模式进行比对,通常会发现少数几个位置运作良好,而更多位置只有在车间空闲时才有效。

以上并非反对移动焊接,而是主张将其作为车间项目而非设备采购来规划。正因如此,规划中应明确路线、公用设施以及交接后的停靠点的所有权归属。EVST 正是出于这个原因,才将这项工作视为车间项目而非设备采购。

常见问题

移动式焊接机器人比固定式焊接机器人精度低吗?

比较的并非精度本身,而是参考坐标的来源。固定单元的参考坐标源自夹具,而移动应用程序则在每次停靠时重新建立工作坐标系。只要规划并验证好这一步骤,应用程序就能正常运行。

我们还需要配备移动平台的设备吗?

通常会有,但尺寸会小一些。局部夹紧、止挡和定位顺序仍然能够控制变形。通常不再使用的,是用于将整个构件送入夹具的大型运输定位装置。

一个路段规划图应该包含多少个站点?

在工艺范围和装配顺序允许的范围内,尽可能减少工序。每增加一个工序,都需要重新建立基准并更改安全措施,因此,合并工序通常比缩短单个工序内的循环时间更有价值。

在现有车间内进行移动焊接有哪些限制?

通常情况下,决定平台能否停靠在接缝处的因素是地面和通道,而不是机器人本身。平整度、门槛、交叉通道、起重机路线和共享通道等因素都会影响平台能否停靠在接缝处。

项目输入内容以供申请审核

请提供以下信息,以便我们能够针对您的店铺情况而非原则性问题来回答移动网络与固定网络哪个更​​好的问题:

  • 结构图和带有预定截面边界的接缝图
  • 构件质量及其在焊接过程中的支撑方式
  • 沿预定路线的地面和通道状况,包括门槛和服务设施
  • 计划停泊点的可用电力、天然气供应和开采情况
  • 您必须满足的质量水平和检验方法

请提供结构图、带截面边界的焊缝图、构件质量和支撑方式、预定路线的地面和通道状况、可用电力和排风条件,以及您必须达到的质量等级。这些信息足以评估移动式焊接平台是否适合这项工作。相关阅读: 自动焊接系统解决方案, 大型结构的数据恢复, 大型工件姿态和伸展测试, 钢结构焊接应用.

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