Сварка, роботы и лазер - три основные концепции подходящей триады для построения полноценного слота робота. Такое решение уже нашло идеальное место в автомобильной промышленности. Это также может породить новые приложения в неограниченном количестве приложений.

Роберто Менин - руководитель отдела лазерной сварки и сварки в Comau Robotics в Grugliasco в Турине - представляет последние достижения в этой области.
Компания из автомобильной промышленности в настоящее время борется с двумя основными проблемами. С одной стороны, они вынуждены постоянно адаптировать предложение к текущим потребностям рынка, предлагая клиенту широкий спектр моделей. С другой стороны, он сталкивается с необходимостью ограничения производственных затрат путем применения новейших технологий, которые очень часто оказываются слишком эффективными по отношению к потребностям. Поэтому производители автомобилей пытаются преодолеть эту проблему, частично используя одни и те же компоненты для производства нескольких моделей. Они, как правило, невидимы для потенциального покупателя, проще применить одно и то же шасси к нескольким моделям автомобилей, чем использовать одинаковую форму крышки двигателя или баганика для двух моделей, что было бы видно на первый взгляд.

Лазерная сварка и традиционная точечная сварка
Клаус Лёффлер, специалист по технологии производства автомобилей в Trumpf Group, очень четко обозначил эту проблему: «В предыдущие годы большие надежды на использование лазера в автомобильной промышленности были получены. Технология "лазерной сварки с дистанционным управлением" основана на использовании высококонцентрированного лазерного луча с очень большим фокусным расстоянием, движущегося с высокой скоростью благодаря использованию оптического устройства гальванометрических зеркал.
Trumpf, с его лазерами, является не только одним из производителей этой высокой яркости в мире, но и интегратором, представляющим на рынке свои полностью автоматизированные сварочные системы с дистанционным управлением. Однако следует подчеркнуть, что новая технология применима только для некоторых применений, особенно там, где необходимо комбинировать несколько одинаковых элементов посредством точечной сварки на высокой скорости.
В настоящее время только несколько производителей автомобилей используют эти методы. В большинстве случаев он используется только для сварки повторяющихся элементов, то есть дверных панелей (в среднем четыре элемента на машину). Он реже используется для сварки конструкций автомобильных сидений. В последнем случае только два таких компонента принадлежат одному автомобилю. Зачастую одна и та же конструкция металлических сидений используется для изготовления разных моделей.
«Лазер, - говорит Лёффлер, - это устройство, которое повышает эффективность работы. В то время как создание одной точки сварки заняло около 2 секунд, лазер отбирает 4 таких точки в секунду, то есть повышает эффективность до 10 раз. Однако следует помнить, что стоимость использования лазерной технологии, несомненно, намного выше, тем более, что базовая цена должна быть дополнена стоимостью вспомогательных устройств, гарантирующих правильное расположение элементов во время сварки. Операция размещения элементов не является необходимой или, по меньшей мере, она не так важна в случае точечной сварки, то есть способа, при котором клещи выполняют одинаковый доступ к сварному элементу.
В конце концов, мы можем испытать искушение сказать, что обе системы, существенно отличающиеся друг от друга с точки зрения технологии эксплуатации и стоимости, фактически дают сопоставимую стоимость одного сварного шва. Естественно, это утверждение верно только в том случае, если мы рассчитаем сметные расходы в связи с большим количеством выполненных сварных швов ».
Smart Laser - интеграция роботов Comau Robotics серии Smart с использованием инновационных 3D- лазеров
Чтобы разобраться в теме, мы пойдем на завод Comau в Грульяско, недалеко от Турина, где мы провели интервью с Роберто Менином, руководителем отдела лазерной сварки и сварки, и запросили подробную информацию об устройствах лазерной сварки с дистанционным управлением, производимых Comau Robotics.
«По всему миру было установлено около 100 линий, оборудованных системой лазерной сварки, интегрированной Comau Robotics. Кроме того, следует упомянуть о дюжине систем, запатентованных самой Comau Robotics », - подчеркивает Роберто Менин.« Мы являемся партнерами по установке приложений практически в любом мире, от Южной Африки до Китая, от Северной Америки до Южной Африки, а также в Европе. Везде, где автопром основал свой завод, успешно производя новые модели автомобилей, Comau Robotics всегда была рядом со своими линиями и технологиями производства. В широком ассортименте лазерных устройств, представленных в предложении Comau Robotics, - добавляет Роберто Менин, - на протяжении многих лет существуют также устройства для дистанционного управления сваркой элементов кузова автомобиля. Изначально для лазерной сварки использовались роботизированные ворота - известные системы AgiLaser, которые были реализованы в сотрудничестве с группами Prima Industrie. Мы сделали около десятка таких устройств, все с использованием СО2-лазера, тогда они были единственными устройствами, гарантирующими надлежащие условия для фокусировки очень длинного луча. На следующем этапе мы запатентовали собственное решение под названием Smart Laser, которое заключается в интеграции роботов серии Smart от Comau Robotics с использованием инновационных лазеров на корпусе. На сегодняшний день мы установили около десяти таких устройств, четыре из которых работают на заводе Fiat в Кассино и используются для сварки внутренних элементов дверей в дельте Лянча. Стоит подчеркнуть, что сегодня с помощью нашего сварочного оборудования изготовлено более 5,5 миллионов копий автомобильных дверей, изготовленных за один год. Это огромный успех!
Детали системы Smart Laser
Прежде чем приступить к анализу всех преимуществ последнего применения дистанционной лазерной сварки с использованием устройства Smart Laser на заводе Fiat в Кассино, давайте взглянем на эту инновационную технологию.

«Smart Laser, - говорит Роберто Менин, - это роботизированная лазерная сварочная система 3D. Решение состоит в интеграции 4-осевого робота с оптической зеркальной системой для позиционирования пучка излучения, движущегося с высокой скоростью.

Система была разработана на основе робота Comau Smart NH1 вместе с блоком управления C4G и собственной панелью программирования. Стоит отметить, что этот робот работает только на 4 осях AX1 ... AX4. Дополнительным параметром является расстояние от сварной части лазера (от 750 мм до 1100 мм), которое рассматривается как дополнительный o. Физически оно реализуется группами линз и призмой, управляемой тремя двигателями.

Фото: схема установки Smart Laser Comau. Основное тело робота NH1. Видна коллимация и фокусировка лазерного луча и сканера.
Таким образом, мы получаем управление с помощью фокусирующего устройства, которое характеризуется очень инерцией и может смещаться от скоростных линий 4 м / с с ускорением, которое подавляет ускорение Земли. Таким образом, фокусная точка луча может быть установлена ​​с большой точностью даже со скоростей в 5–8 раз выше, чем в случае традиционного антропоморфного робота. Благодаря этому мы достигаем чрезвычайно короткого времени перемещения и направления луча из одной точки сварки в другую ».
Как направляется лазерный луч? «Концентрированный лазерный луч, - добавляет Роберто Менин, - направлен на постоянное зеркало, от которого он отскакивает вертикально и падает на второе зеркало, и, таким образом, двухосная система сканирования направляет луч с ускорениями от 150 до 250 рад / с2. Второе зеркало оптической системы направляет луч прямо на различные рабочие места ».
Smart Laser значительно отличается от других роботизированных систем, работающих на основе 2D-сканера с традиционным роботом, движущимся с нормальной скоростью TCP, обычно достигающей ускорения не более 1 G. Кроме того, стоит отметить, что в системе Smart Laser источник излучения, т.е. экран или волокно устанавливаются на четвертой оси робота, а не на сканирующей системе, как в других роботизированных системах. Это в значительной степени ограничивает влияние механических колебаний на источник излучения и дополнительно значительно облегчает программирование в автономной системе.

Кроме того, из-за очень большого фокусного расстояния нет опасности столкновения с устройствами, устанавливающими сварной элемент, и лазер свободно достигает даже труднодоступных зон.
Роботизированный слот для лазерной сварки элементов кузова Lancia Delta
Приложение Smart Laser с дистанционным управлением установлено на заводе Fiat в Кассино для сварки внутренних элементов дверей в дельте Lancia. «Стоит упомянуть, - говорит Роберто Менин, - в данном конкретном случае два элемента кузова из оцинкованного листа сварены. Чтобы избежать образования сварных пятен из-за образования пор, через которые на сварных поверхностях скапливаются пары цинка, следует выполнить несколько «свищей» с помощью лазерных импульсов на нижнем элементе. Таким образом, между двумя сварными элементами создается индекс ширины в несколько десятых миллиметра, который позволяет парам цинка выходить из зоны плавления.

Фото: вид сварочных секций, выполненных с помощью системы Smart Laser Comau, на внутренних элементах двери Lancia Delta.

Соединение двух листов, состоящих из автомобильной двери, происходит через сварной шов длиной около 20 мм. Этот участок гарантирует ту же механическую прочность, что и традиционная точечная сварка. Для каждого 20-миллиметрового сечения сварного шва два или три «перехода» чаще всего обрабатываются на противоположной стороне на расстоянии около 2,5 мм ».

Фото: "промежностные" примеры, сделанные с помощью лазерных импульсов в нижней части двери Lancia Delta на заводе Fiat в Кассино. Эти переливания позволяют испарение газов цинка, образующихся во время сварки.
Роботизированная сварочная система с дистанционным управлением, предлагаемая Comau, состоит из двух кабин, расположенных друг напротив друга, в одной сварена правая дверь, в другой - левая. В каждой кабине установлены два блока Smart Laser, один выполняет «переливание» на элемент, расположенный вертикально на двухэлементном поворотном столе, а другой отвечает за плоскостную сварку, выполняемую горизонтально.

Графика: Кабина с дистанционно управляемой системой сварки, установленная на заводе Fiat в Кассино для сварки дверей в дельте Ланча.
Конечно, кроме кают, есть и другие роботы, отвечающие за кормление и прием элементов. Все четыре робота питаются от трех источников лазера TruDisk 4002 мощностью 4 кВт: из одного источника запускаются тиски, прикрепленные к двум роботам, отвечающим за выполнение «внесолнечного», а два других управляют вибрирующими струнами для роботов, выполняющих надежную сварку. Такое решение позволяет вам взять на себя функцию одного робота другим в случае сбоя. Общее время цикла сварки элементов одной дверной пары - правой и левой - составляет 78 секунд, что позволяет изготавливать 880 пар дверей в день с эффективностью 90%.
«Эта система успешно используется в течение двух лет и позволит изготовить двери для примерно 120 000 автомобилей Lancia Delta», - заключает Роберто Менин. Не было обнаружено несоответствий, которые могли бы снизить эффективность. Недавно эта же система была также использована для сварки внутренних элементов дверей с моделью новой Alfa Romeo Giulietta. Это доказывает высокую гибкость использования, поскольку дверные конструкции обеих моделей значительно различаются между собой, однако эти различия уже были учтены на этапе проектирования групп для позиционирования сварных элементов ».

Фото: Сварка с использованием системы дверных элементов Smart Laser для Lancia Delta.

Фото: COMAU Smart Laser робот
________________________________________________________________________________________
COMAU робототехника является надежным партнером в области робототехники технологических процессов и широко понимаемых сервисных услуг, с более чем 35-летним опытом работы в области робототехники и самой большой базой установленных роботов в Польше - более 2000 роботов, работающих во многих технологически продвинутых процессах, включая в точечной сварке, сварке, склеивании, погрузке и обработке машин.

Подавляющее большинство роботов COMAU, установленных в Польше, работают в автомобильной промышленности, самой требовательной и строгой с точки зрения качества и надежности.

В COMAU в Польше работают более 200 человек: инженеры, механики, специалисты по машинам и оборудованию, специалисты по обслуживанию роботов, машин и оборудования, а также слесари и электрики.
Comau Poland Sp. z o. o
ул. Туриска 100
43-100 Тыхы
тел. 32 217 99 55, 32 217 91 30
мобильный телефон 510 994 251, факс 32 217 97 07
[email protected]
www.comau.com/pol/robotics - новый сайт на польском языке