Automatyzacja procesu spawania

Galeria

Spawanie, często określane mianem procesu 3D: dirty, dusty, dangerous (brudny, zapylony, niebezpieczny), od zawsze należało do najchętniej robotyzowanych technologii produkcji. Jako pierwsze, roboty spawalnicze pojawiły sie w branży motoryzacyjnej, a dziś są szeroko wykorzystywane w niemal każdym obszarze produkcji przemysłowej. Zapewniają nie tylko lepszą wydajność czy większe bezpieczeństwo procesów wytwarzania. Także same produkty znacznie zyskują na jakości, są coraz bardziej konkurencyjne cenowo i coraz szerzej dostępne dla finalnych odbiorców.

Gdzie człowiek nie może, tam robota pośle

Głównym zadaniem pierwszych robotów przemysłowych było przenoszenie detali. Wykonywały one proste sekwencje ruchów pozwalające na przenoszenie przedmiotów z jednego punktu do drugiego, w zamkniętym cyklu ruchów urządzenia mechanicznego. Można powiedzieć, że pierwsze roboty bezdusznie wykonywały proste czynności manipulacyjne, w celu odciążenia człowieka w pracach szczególnie ciężkich lub niebezpiecznych dla jego zdrowia, a niezbędnych z punktu widzenia celów produkcyjnych. Kolejnym krokiem było poszukiwanie rozwiązań w coraz bardziej skomplikowanych procesach a równie nieprzyjaznych człowiekowi. Nie bez powodów wybór padł na spawanie.  Zrobotyzowane stanowisko spawalnicze było jednym z najważniejszych zastosowań robotów w przemyśle. Pierwsze aplikacje tego typu były instalowane przede wszystkim w zakładach zajmujących się produkcją samochodów oraz przetwórstwem metali.

Również w Polsce, pod koniec lat siedemdziesiątych, roboty przemysłowe rozpoczęły swoją karierę w zakładzie produkującym samochody marki Polonez. Na początku były wykorzystywane tylko w procesach zgrzewania karoserii, a z czasem także do innych zadań, w ramach których niezbędne były prace spawalnicze. 

Roboty zmieniają produkcję

Dynamiczny rozwój robotyki szedł w parze ze zmianami zachodzącymi w samej produkcji.  Z jednej strony, wysiłki konstruktorów robotów zaowocowały zwiększeniem szybkości, precyzji i powtarzalności pracy robotów, co otworzyło przed nimi nowe możliwości zastosowania m.in. w procesach spajania materiałów. Z drugiej strony natomiast, rosnące wymogi stawiane przed produkcją tj. większa wydajność, lepsza jakość i niezawodność produktów wymusiły szersze zastosowanie robotów.

Szczególne zasługi dla rozwoju robotyzacji w ogóle, a dla zrobotyzowanych stanowisk spawalniczych w szczególności, ma przemysł motoryzacyjny. To na jego potrzeby w drugiej połowie lat siedemdziesiątych, zostały stworzone roboty do procesów spawania, zgrzewania, montażu, lakierowania oraz innych procesów produkcyjnych wykorzystywanych podczas produkcji samochodów. Spawanie, frezowanie i montaż to procesy, które w kolejnym etapie rozwoju produkcji zautomatyzowanej zostały objęte szczególną troską inżynierów. 

Dynamiczny rozwój robotyki spowodował, że wcześniej stosowane metody łączenia jak nitowanie czy skręcanie, zostały zastąpione zgrzewaniem lub spawaniem. W efekcie karoserię opartą o drewnianą konstrukcję, łączoną za pomocą metalowych nitów, było można zastąpić karoserią zgrzewaną zwarciowo oraz spawaną łukowo. Niedościgniona precyzja pracy robotów wyniosła tę część produkcji przemysłowej na zupełnie nowe poziomy. Możliwość uzyskania wysokiej jakości spawów przyczyniła się w dużym stopniu do dalszego rozwoju nie tylko przemysłu motoryzacyjnego.  

Istotny wkład robotów w procesy spawania

Wiele firm zarówno w Polsce, jak i na świecie, nie wyobraża już sobie wytwarzania produktów bez zastosowania robotów przemysłowych. Korzyści oferowanych przez roboty jest bardzo wiele, jednak do najbardziej docenianych przez producentów należą: zwiększenie wydajności i jakości produkcji, oszczędności związane z redukcją kosztów materiałów, niezawodność i powtarzalność produkcji, zwiększenie kontroli procesu spawania i jego większa elastyczność.

Nie inaczej sytuacja wygląda w przypadku zrobotyzowanych stanowisk spawalniczych. Najlepszym przykładem efektywnego zastosowania robotów przemysłowych w procesie spawania są fabryki samochodów. To dzięki robotom w największym zakresie zawdzięczamy szeroką i różnorodną ofertę dostępnych dziś w przystępnej cenie samochodów na całym świecie. Jednak nie tylko te fabryki odnoszą korzyści wynikające z zastosowania robotów  spawalniczych.  

Metody spawalnicze są wykorzystywane obecnie w tysiącach przedsiębiorstw różnej wielkości, zatrudniających od kilku do kilkuset spawaczy. W Polsce grupa zawodowa pracowników wykonujących prace spawalnicze szacowana jest na około 90 tysięcy osób. Dziś obok wymogu  zwiększenia efektywności procesów spawania, priorytetem staje się poprawa warunków pracy oraz ochrona zdrowia pracowników. Właśnie z uwagi na te cele, procesy spawalnicze - w szczególności te obarczone niekorzystnym wpływem na środowisko jak spawanie aluminium czy innych materiałów, podczas których wydzielają się toksyczne gazy - są w coraz większym stopniu automatyzowane.

Roboty spawają przedmioty użytkowe

Jednym z ciekawszych przykładów zastosowań robotów przemysłowych w procesie spawania są fabryki wykorzystujące w swojej produkcji profile. Współcześnie jest to dość popularny element, z uwagi na różnorodność kształtów, chętnie wykorzystywany przez producentów z bardzo wielu branż, wytwarzających produkty użytkowe. Dzięki robotom spawalniczym istnieje możliwość wykonania połączenia profili w sposób niezwykle estetyczny oraz w jakości, która zapewnia znakomitą wytrzymałość produktu finalnego. Płynność ruchów robota, ich powtarzalność oraz niesamowita precyzja podczas wykonywania spoiny powodują, że roboty coraz chętniej wykorzystywane są w produkcji przedmiotów codziennego użytku, takich jak krzesła czy stoły, do domu lub biura.  Za przykład może posłużyć tutaj firma SITAG - producent wysokiej jakości krzeseł i foteli, która wytwarza swoje produkty w oparciu o aplikację zrobotyzowaną, obejmującą robota marki FANUC. 

Roboty wywarzają produkty dla przemysłu

Roboty spawające aktywnie uczestniczą w procesach wytwarzania produktów przemysłowych, które wymagają ekstremalnie wysokiej jakości spoiny, jak zbiorniki ciśnieniowe, kotły, kominki, siłowniki, czy kadłuby statków. W ich produkcji to właśnie roboty zapewniają swoim użytkownikom najwyższą jakość połączenia metalu oraz najniższy poziom wad. Wymownym przykładem skutecznego wykorzystania zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego może być jeden z polskich producentów siłowników hydraulicznych, który po jego wdrożeniu osiągnął poziom niemal 100 proc. wykonywanych detali w klasie spawalniczej B, podczas, gdy te same detale wykonywane ręcznie przez spawaczy klasyfikowane były w tej klasie zaledwie w 50 proc. Taki wzrost jakości produkcji wiąże się ze znaczną poprawą efektywności działalności firmy, co przekłada się w końcu na wzrost zysków firmy.  

Nie inaczej sytuacja wygląda w przypadku produkcji kotłów grzewczych. W Polsce istnieje bardzo wiele firm, które z powodzeniem wykorzystują roboty przemysłowe. O konieczności ich zastosowania decyduje przede wszystkim duża trudność wykonania szczelnych połączeń płaszcza wodnego. A z uwagi na to, że poprawki spawalnicze są kosztowne i generują realne straty dla firmy, zastosowanie robota wydaje się być rozwiązaniem optymalnym. Płaszcz wodny to dość odpowiedzialny element, i musi być wykonany szczelnie, gdyż w innym przypadku kocioł stanowić będzie zagrożenie i nie będzie dopuszczony do sprzedaży. Nie bez znaczenie jest także rosnąca świadomość konsumentów, którzy coraz częściej szukają produktów wykonanych za pomocą zautomatyzowanych linii produkcyjnych ponieważ ufają, że spawanie zrobotyzowane znacznie zwiększa jakość wykonania produktów, które są trwalsze i wydajniejsze. 

Nowe możliwości spawania dzięki robotom FANUC  

Rozwój robotyki wpłynął znacząco także na sam proces spawania, który dziś może być wykonywany bardziej efektywniej niż przed kilkoma latami. Roboty marki FANUC, należące do rodziny ARC Mate, mogą pochwalić się wskaźnikiem niezawodności na poziomie 99,99 proc. Szeroki zakres maksymalnych zasięgów robotów (1420mm do 3110mm), możliwość zastosowania pozycjonerów spawalniczych (udźwig stołu spawalniczego od 300 do 1000kg), a także możliwość umieszczenia robota na dodatkowych torach jezdnych pozwala na realizację praktycznie wszystkich zadań z dziedziny spawania - MIG/MAG, TIG, laser. Niezwykle szeroki zakres obecnie dostępnych funkcji dodatkowych, jakie posiadają roboty firmy FANUC, umożliwia wykonanie wielu skomplikowanych połączeń nawet w przypadku niedoskonałości przygotowania materiału. Dzięki nim roboty spawające stają się prawdziwie inteligentnymi maszynami, które potrafią nie tylko samodzielnie się zaprogramować w celu prawidłowego wykonania spoiny ale także współpracując z innymi maszynami, skutecznie poprawić cały proces produkcyjny. Znakomitym przykładem zastosowania takiego kompleksowego, zrobotyzowanego rozwiązania jest polska firma produkująca zbiorniki gazu LPG do samochodów osobowych, która w jednym procesie produkcyjnym wykorzystuje kilka różnych robotów. Począwszy od momentu podawania detalu do pras a następnie wyoblarek, poprzez stanowiska spawalnicze aż do odbioru gotowego zbiornika wykorzystywane są roboty firmy FANUC.


Udostępnij

comments powered by Disqus