Почему оснастка определяет результат роботизированной сварки

Главная > Экспертиза в промышленной роботизации > Роботизированная сварка > Почему оснастка определяет результат роботизированной сварки

Когда предприятие выбирает роботизированный сварочный комплекс, основное внимание обычно достаётся самому заметному оборудованию: промышленному роботу, источнику сварки, позиционеру, системе управления.

Оснастка на этом фоне может показаться вспомогательным элементом — металлической конструкцией, задача которой просто удерживать детали. На практике именно вокруг неё нередко разворачется основная инженерная дискуссия.

Потому что робот выполняет сварку по заданной траектории. А оснастка должна каждый раз обеспечивать одинаковое положение деталей относительно этой траектории.

Если с фиксацией что-то не так, возможности даже самого современного робота не дадут ожидаемого результата.

Промышленный робот отличается высокой повторяемостью. Он способен снова и снова проходить по одной траектории с минимальными отклонениями.

Но есть важный нюанс: в стандартной конфигурации робот ориентируется на программу, а не оценивает, насколько правильно оператор установил очередную деталь.

Если заготовка сместилась, соединение собрано с другим зазором или геометрия изделия отличается от эталонной, сварочная горелка всё равно пойдёт по заданному маршруту. В результате шов может оказаться смещённым относительно соединения.

Системы слежения за швом и машинного зрения способны компенсировать часть отклонений. Однако они не отменяют требования к качественной сборке и фиксации изделия. Пытаться заменить ими непродуманную оснастку — обычно дорогое и не самое надёжное решение.

Хорошая оснастка решает сразу несколько задач.

Она должна точно задавать положение всех элементов изделия, исключать их смещение во время работы и сохранять доступ робота к сварным соединениям. При этом оператору должно быть удобно загружать заготовки, фиксировать их и снимать готовую деталь.

Но и этого недостаточно.

При проектировании приходится учитывать последовательность сварки, возможные температурные деформации, расположение прижимов, работу позиционера и движение робота. Иногда небольшое изменение конструкции упора или зажима влияет на весь процесс сильнее, чем корректировка программы.

Именно поэтому сварочная оснастка — не дополнение к комплексу, которое можно разработать в последний момент. Это часть технологии.

Проблемы не всегда проявляются сразу. На первых деталях комплекс может работать нормально, а затем появляются отклонения:

— детали начинают устанавливаться с разным зазором;
— отдельные элементы смещаются во время сварки;
— роботу не хватает доступа к части соединений;
— загрузка и выгрузка занимают больше времени, чем планировалось;
— оператору приходится вручную корректировать положение изделия;
— после сварки возникают деформации, которые не были учтены при проектировании.

В итоге роботизированная система формально работает, но не обеспечивает требуемую производительность и стабильность качества.

Проблему начинают искать в программе, параметрах сварки или самом роботе, хотя её причина может находиться в конструкции оснастки.

В рамках одного из проектов на производственной площадке «Райз Автоматизация» прошла предварительная приёмка роботизированного сварочного комплекса.

Перед встречей с заказчиком мы собрали оборудование в той конфигурации, в которой оно впоследствии будет работать на производстве: установили робота, сварочное оборудование, позиционеры и проектную оснастку.

Заказчик увидел не демонстрационный стенд и не отдельные компоненты, а фактически готовый комплекс — с реальным расположением оборудования, логикой работы и оснасткой, разработанной под конкретные изделия.

Именно в таком виде можно оценить, насколько согласованно работают все элементы системы и какие моменты требуют доработки до отправки оборудования на предприятие.

Со стороны заказчика в приёмке участвовали главные конструкторы автомобильного производства. Поэтому обсуждение быстро перешло от общих характеристик оборудования к деталям конструкции.

Насколько удобно устанавливать изделие? Достаточно ли жёстко оно фиксируется? Есть ли у сварочной горелки доступ ко всем соединениям? Не мешают ли прижимы траектории робота? Сможет ли оператор быстро загрузить следующую деталь?

Именно такие вопросы определяют, как комплекс будет работать не во время презентации, а каждый день на реальном производстве

В процессе совместной проверки были определены необходимые доработки. Часть решений требовала уточнения конструкции, часть — корректировки отдельных элементов оснастки и логики работы с изделием.

Все замечания зафиксировали и приняли в работу до отправки оборудования заказчику.

Иногда предварительную приёмку воспринимают как финальный экзамен: интегратор показывает готовое оборудование, а заказчик ищет недостатки.

На практике полезнее другой подход.

Представители заказчика лучше знают особенности собственных изделий, требования конструкторской документации и производственные ограничения. Интегратор отвечает за технологию роботизации, компоновку комплекса, программирование и работоспособность всей системы.

Совместная приёмка позволяет соединить эти компетенции до того, как оборудование окажется на площадке предприятия.

В описанном проекте участие главных конструкторов было особенно важным. Их замечания касались не внешнего вида оборудования, а того, насколько оснастка соответствует реальной конструкции изделия и будущему производственному процессу.

По отдельности робот, позиционер и сварочный источник могут работать без замечаний. Проблемы часто становятся заметны только после объединения всех элементов.

Например, выясняется, что при определённом положении позиционера роботу не хватает рабочего пространства.
Или один из зажимов затрудняет доступ к шву. Или загрузка изделия требует лишних действий и увеличивает длительность цикла.

Проверка комплекса на базе интегратора позволяет увидеть эти моменты заранее:

— до доставки оборудования;
— до монтажа на предприятии;
— до начала пусконаладочных работ;
— до выхода участка на плановую загрузку.

Исправлять оснастку на собственной площадке проще и быстрее, чем после установки комплекса в действующем цехе.

Даже если оснастка обеспечивает точное положение деталей, она может оставаться неудобной в эксплуатации.

Если оператор долго устанавливает изделие, выполняет много ручных действий или каждый раз проверяет положение отдельных элементов, длительность вспомогательных операций растёт. Робот в это время не выполняет сварку.

Поэтому при разработке оснастки необходимо оценивать не только точность фиксации, но и весь рабочий цикл:

1. Загрузка заготовок.
2. Установка и базирование деталей.
3. Фиксация.
4. Выполнение сварки.
5. Освобождение и выгрузка изделия.

Оснастка должна обеспечивать повторяемость, но не превращать подготовку каждой детали в отдельную сборочную операцию.

Иногда — да, особенно если изделие хорошо проработано, геометрия стабильна, а требования заранее определены.

Но в сложных проектах рассчитывать только на чертежи и цифровую модель рискованно. Некоторые нюансы становятся заметны после сборки комплекса, установки реального изделия и совместной проверки с заказчиком.

Это не означает, что проектирование выполнено плохо. Наоборот, возможность внести изменения до поставки — одна из задач предварительной сборки и приёмки.

Критично не отсутствие замечаний, а то, на каком этапе они обнаружены и насколько быстро учтены.

Результат роботизированной сварки определяет не один робот.

Для стабильной работы необходима согласованная система: оборудование, программа, позиционер, технология сварки и правильно спроектированная оснастка.

Именно оснастка задаёт положение изделия, обеспечивает доступ к швам и влияет на продолжительность производственного цикла. Поэтому её необходимо проверять не изолированно, а в составе полностью собранного комплекса.

Предварительная сборка и совместная приёмка с инженерами заказчика позволяют увидеть спорные моменты до поставки оборудования, согласовать доработки и подготовить систему к работе в реальных производственных условиях.