ربات جوشکاری: انواع، مزایا و محدودیت ها

صنعت جوشکاری با ورود ربات‌ جوشکار، متحول شده است. این دوره ای هیجان انگیز برای این صنعت به شمار می‌رود. این ربات ها دائما در حال پیشرفت هستند تا با انواع بیشتری از فرآیندهای جوشکاری سازگار شوند. آیا به ربات‌های جوشکار  علاقه مند هستید و می‌خواهید در مورد آنها بیشتر بدانید؟ آیا می‌خواهید انواع مختلف ربات‌ جوشکار را بشناسید؟ پس با ما همراه شوید

جوشکاری دستی در مقابل جوشکاری رباتیک

همانطور که از نام آن پیداست، جوشکاری رباتیک، اتوماسیون جوشی است که از بازوی ربات جوشکار برای جوشکاری استفاده می کند. در این نوع جوشکاری، ربات، تورچ را در امتداد درز حرکت می دهد تا قطعات را به هم جوش دهد. ربات های جوشکار در حال حاضر می توانند با استفاده از ابزارهای جوشکاری پیشرفته انواع مختلفی از فرآیندهای جوشکاری را انجام دهند.

دو نوع جوشکاری رباتیک وجود دارد: اتوماتیک و نیمه اتوماتیک.

در یک سیستم جوشکاری رباتیک اتوماتیک، قطعات از طریق نوار نقاله یا خشاب تغذیه می شوند. سپس آنها برای جوشکاری توسط ربات در موقعیت خود محکم می شوند. پس از اینکه ربات قطعات را جوش داد، اپراتورها آنها را برای بازرسی، مونتاژ یا بسته بندی به عملیات دیگری منتقل می کنند.

در یک سیستم جوشکاری رباتیک نیمه اتوماتیک، یک اپراتور وارد سلول ربات می شود و جوشکاری کامل شده را خارج می کند. سپس اپراتور قطعات بعدی را برای جوشکاری ربات قرار می دهد.

جوشکاری رباتیک نسبت به جوشکاری دستی سریعتر و بازدهی بالاتری دارد. این به این دلیل است که ربات نیازی به استراحت ندارد. هزینه جوشکاری برای هر قطعه نیز کاهش می یابد زیرا ربات جوشکاری می تواند قطعات جوشکاری بیشتری نسبت به همتای انسانی خود تولید کند.

ربات‌ جوشکار چقدر سابقه دارند؟

شاید فکر کنید این ربات ها اختراع جدیدی هستند، اما حقیقت این است که آن‌ها بیش از ۶۰ سال است که وجود دارند. بیایید نگاهی گذرا به چگونگی توسعه جوشکاری رباتیک داشته باشیم.

جرج دِوول، اولین ربات قابل برنامه ریزی را در سال ۱۹۵۴ اختراع کرد. او بعدها، اولین ربات صنعتی جهان را ساخت. پس از آن، او اولین شرکت رباتیک جهان به نام «یونیماشن» (Unimation) را تاسیس کرد. در این شرکت، دِوول و همکارانش اولین ربات صنعتی را ساختند و آن را «یونیمیت» (Unimate) نامیدند. کارخانه اتومبیل سازی جنرال موتورز (GM) از یونیمیت در کارخانه خود در نیوجرسی استفاده کرد. این ربات جوشکاری نقطه‌ای انجام می‌داد و قطعات ریخته‌گری را خارج می‌کرد. پس از آزمایش اولیه، نقدهای مثبت باعث محبوبیت جهانی ربات جوشکار شد.

در سال ۱۹۷۸، با سرمایه‌ی جنرال موتورز، یونیماشن «ماشین جهانی قابل برنامه ریزی برای مونتاژ» (PUMA) را ساخت. این ماشین هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در دهه ۱۹۸۰، صنعت ربات‌های صنعتی رشد کرد. شرکت‌ها هر ماه ماشین‌های جوشکاری رباتیک جدیدی ارائه می‌کردند. همچنین در همین دهه، بازوهای رباتیک تحرک و کنترل بیشتری پیدا کردند.

از آن زمان به بعد، طراحی ربات‌ها همچنان در حال بهبود است. رابط‌های رباتیک پیشرفته‌تر شده‌اند و طرح‌ها ساده‌تر و بهینه‌تر شده‌اند. رابط‌های کاربری اپراتور نیز برای سهولت در نگهداری و تعمیر ارتقا یافته‌اند.

از ربات‌های صنعتی، ربات‌ همکار کوچک‌تر (Cobots) برای کار در کنار انسان‌ها اختراع شدند. کوبات‌ها برنامه‌ریزی آسان‌تری دارند و از همتایان صنعتی خود ایمن‌تر هستند.

توسعه‌ی کوبات‌های جوشکاری همچنان ادامه دارد. چه کسی می‌داند در آینده چه نوع پیشرفت‌هایی اتفاق خواهد افتاد؟

اضافه کردن یک ربات جوشکار به فرآیند شما مزایای زیادی دارد. اجازه بدهید در اینجا به چند مورد مهم اشاره کنیم:

• افزایش بهره وری
• کیفیت ثابت
• کاهش ضایعات و مواد مصرفی

افزایش بهره وری

ربات های جوشکار کار را سریعتر و کارآمدتر انجام می دهند. آنها همچنین در مقایسه با همتایان انسانی خود اشتباهات کمتری مرتکب می شوند. آنها می توانند در مقایسه با 20 درصد نیروی کار ماهر انسانی به بازدهی 85 درصدی برسند.

ربات ها هرگز خسته نمی شوند، به استراحت نیاز ندارند و به تعطیلات نمی روند. آنها می توانند روز به روز جوشکاری با کیفیت یکسان تولید کنند. جوشکاران انسانی کم و بیش کمتر از 50 درصد زمان را مشغول جوشکاری هستند و این عدد با خستگی می تواند کاهش یابد. ربات ها می توانند تا 95 درصد زمان را مشغول جوشکاری باشند.

کیفیت ثابت

ربات ها حواسشان پرت نمی شود. آنها می توانند سرعت جوشکاری، جریان و سایر متغیرها را به طور مداوم حفظ کنند. به همین دلیل، آنها می توانند هر بار کیفیت جوش بسیار بالایی را ارائه دهند. استفاده از ربات های جوشکار برای پروژه های جوشکاری که نیاز به الزامات کیفیت سختگیرانه دارند ایده آل است.

کاهش ضایعات و مواد مصرفی

ربات های جوشکار بسیاری از اشتباهات جوشکاری ناشی از جوشکاری دستی را از بین می برند. این به این دلیل است که ربات ها خسته نمی شوند و مشکلات ناشی از خستگی را کاهش می دهند. ربات های جوشکار صرف نظر از شرایط، کیفیت جوش یکسانی را ارائه می دهند. اجتناب از ضایعات باعث می شود به خصوص در کارهای با ارزش بالا، بودجه به راحتی رعایت شود.

ربات های جوشکار کارآمد هستند به گونه ای که می توانند از مواد مصرفی مانند پرکننده ها به طور موثرتر استفاده کنند. این کارایی باعث کاهش ضایعات تولیدی می شود. نازل ها یکی دیگر از مواد مصرفی هستند که ربات های جوشکار از نظر اقتصادی از آنها استفاده می کنند و طول عمر آنها را افزایش می دهند. مواد مصرفی با دفعات کمتر خریداری می شوند و در هزینه ها صرفه جویی می شود.

محدودیت های ربات جوشکار

اگرچه ربات های جوشکار مزایای زیادی دارند، اما محدودیت هایی نیز دارند:

• نیاز به برنامه ریزی و آموزش

اکثر ربات های صنعتی به مهارت های برنامه نویسی پیچیده نیاز دارند. بنابراین، ممکن است نیاز به استخدام مجموعه جدیدی از برنامه نویسان برای انجام برنامه ریزی ربات داشته باشید. همچنین برای کارگران خود به دوره های آموزشی و ایمنی تخصصی نیاز دارید. این دوره ها برای آشنایی با نحوه کار ایمن با ربات ها است. شرکت های یکپارچه ساز ربات می توانند به شما در نصب ربات های صنعتی کمک کنند یا می توانید با کارمندان دانش آموخته خود این کار را به صورت داخلی انجام دهید.

• نیاز به سرمایه گذاری قابل توجه برای شروع

این ربات ها به سرمایه گذاری قابل توجهی نیاز دارند – هم در ماشین آلات، ابزارگیر و هم در آموزش. با این حال، در صورت استفاده صحیح، ربات ها می توانند طی یک تا سه سال هزینه خود را جبران کنند. اگر می خواهید بدانید چه مدت طول می کشد تا سرمایه گذاری خود را پس بگیرید، می توانید از یک “ماشین حساب بازگشت سرمایه (ROI)” آنلاین برای ربات های جوشکار استفاده کنید. این به شما خواهد گفت که آیا این سرمایه گذاری ارزش دارد یا خیر.

ربات های جوشکار برای چه کارهایی استفاده می شوند؟

در حال حاضر، ربات های جوشکار 20 درصد از کل جوشکاری در ایالات متحده را تشکیل می دهند. با این حال، این رقم به سرعت در حال افزایش است. به طور کلی، صنایع از جوشکاری رباتیک در جایی که نرخ تولید بالا مورد نیاز است استفاده می کنند. جوشکاری نقطه ای، که معمولاً در صنعت خودرو استفاده می شود، یکی از محبوب ترین ربات های جوشکار است. با این حال، جوشکاری قوس نیز به طور فزاینده ای به عنوان انتخابی محبوب برای استفاده از ربات های جوشکار در حال تبدیل شدن است.

انواع مختلف ربات های جوشکار در بازار کدامند؟

برندهای زیادی از ربات های جوشکار در بازار وجود دارد. اما در این مقاله، بیایید در مورد انواع مختلف ربات ها بر اساس فرآیندهای جوشکاری که استفاده می کنند صحبت کنیم.

انواع مختلف ربات های جوشکار عبارتند از:

• ربات های جوشکاری نقطه ای مقاومتی
• ربات های جوشکاری همکاری
• ربات های جوشکاری قوس الکتریکی با سیم فلزی (SMAW)
• ربات جوشکاری قوس گازی با مفتول (GMAW/MIG)
• ربات جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW/TIG)
• ربات جوشکاری لیزری
• ربات جوشکاری پلاسما

ربات جوشکاری نقطه ای مقاومتی

صنعت ساخت خودرو به طور رایج از جوشکاری نقطه ای مقاومتی استفاده می کند. این یک فرآیند جوشکاری مقاومتی است که از جریان الکتریکی بزرگتر برای اتصال دو یا چند ورق در یک مکان واحد استفاده می کند.

ربات های جوش نقطه ای، ربات های مفصلی هستند. آنها ربات هایی هستند که دارای اتصالات چرخشی هستند که دامنه آنها از دو تا 10 محور است. ربات های جوشکاری نقطه ای دارای یک موتور سروو مجهز به یک رمزگذار با رزولوشن بالا هستند که به طور دقیق حرکت تفنگ جوشکاری نقطه ای را کنترل می کند. تفنگ جوشکاری دارای یک جفت الکترود است که می تواند باز و بسته شود. همچنین نرم افزاری همراه آن است که شتاب، موقعیت و نیروی بازوی ربات را کنترل می کند.

جوشکاری رباتیک همکار (Cobot)

جوشکاری رباتیک همکار یا به اختصار جوشکاری کوبات، بازوی رباتیکی است، معمولا با 6 محور، که مشعل جوشکاری به عنوان اند افکتور آن عمل می‌کند. برخلاف ربات‌های صنعتی، کوبات می‌توانند در کنار انسان کار کنند. به همین دلیل، نیازی به قرار دادن آنها در سلول ربات جوشکاری نیست. شما فقط باید از ایمنی جوشکاری (جرقه، پاشش) مراقبت کنید. همچنین استقرار و جابجایی مجدد آنها برای کارهای مختلف آسان است.

با ظهور ربات‌های همکار (یا کوبات)، کسب‌وکارهای جوشکاری متوسط نیز می‌توانند از اتوماسیون جوشکاری بهره‌مند شوند. برنامه‌ریزی آنها نیز آسان‌تر است. ربات جوشکار Cobot Welder از Hirebotics به راحتی آسان‌ترین کوبات موجود در بازار برای برنامه‌ریزی است. چقدر آسان است؟ جوشکار شما به راحتی می تواند با استفاده از اپلیکیشن، ربات را با تلفن خود آموزش دهد.

جوشکاری قوس الکتریکی با سیم فلزی (SMAW)

جوشکاری قوس الکتریکی با سیم فلزی (SMAW) که همچنین به جوشکاری الکترود روپوش‌دار معروف است فرآیندی است که در آن قوسی بین یک الکترود مصرفی با روپوش فلاکس و قطعه‌ی در حال جوشکاری ایجاد می‌شود.

ربات‌ SMAW نیاز به در نظر گرفتن تغییرات نقطه‌ی مرکزی ابزار (TCP) دارند. TCP یک متغیر است که در ربات‌ها استفاده می‌شود تا کامپیوتر بتواند نوک ابزار، در اینجا الکترود مصرفی، را ردیابی کند. میزان مصرف الکترود، جهت حرکت بازوی ربات را تعیین می‌کند.

جوشکاری قوس گازی با مفتول (GMAW/MIG)

به طور معمول، از ربات‌ها برای جوشکاری GMAW زمانی استفاده می‌شود که به نرخ رسوب بالایی برای دستیابی به نرخ تولید بالا نیاز باشد. در جوشکاری GMAW یا جوشکاری MIG، یک الکترود مصرفی ذوب شده و به عنوان ماده پرکننده عمل می‌کند. جوشکاری رباتیک GMAW یا جوشکاری رباتیک MIG برای جوشکاری فولاد ضد زنگ، مس، نیکل، فولاد کربنی و آلومینیوم استفاده می‌شود. این روش معمولاً برای فلزاتی با نقطه ذوب و هدایت الکتریکی بالا به کار می‌رود.

جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW/TIG)

ربات‌های جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW) زمانی استفاده می‌شوند که نیاز به جوشکاری قطعات نازک یا جوش‌های ظاهری و دقیق باشد.

در جوشکاری رباتیک GTAW، متغیرهایی مانند حرکت مشعل، پیش‌جریان گاز محافظ، فرکانس پالس و غیره به طور خودکار کنترل می‌شوند. همچنین طول قوس را می‌توان با کنترل خودکار ولتاژ به طور خودکار حفظ کرد. سیستم‌های هوشمند جوشکاری رباتیک GTAW دارای دوربین‌هایی هستند که به ردیابی محل اتصال و تشخیص خطا کمک می‌کنند. در این نوع سیستم، اپراتور دوربین را کالیبره می‌کند و مسیر جوش را به ربات آموزش می‌دهد. سپس ربات قبل از ایجاد قوس، تصویری می‌گیرد و این تصویر را با تصویر مرجع مقایسه می‌کند. این نوع سیستم برای جوشکاری مواد نازک که در آن محل قرارگیری قوس نقش مهمی را ایفا می‌کند، ایده‌آل است.

صنعت جوشکاری در حال تحول است

صنعت جوشکاری دائماً در حال تحول است. با ورود جوشکاری رباتیک و جوشکاری کوبات به این صنعت، کسب و کارهای جوشکاری کوچک و متوسط نیز می توانند از مزایای اتوماسیون رباتیک بهره مند شوند. بدون شک این یک دوره هیجان انگیز برای صنعت جوشکاری است. با سرعتی که تکنولوژی در حال پیشرفت است، چه کسی می داند تکنولوژی جوشکاری فردا چه چیزی به ارمغان خواهد آورد؟ با ما همراه باشید!

جوشکاری با ربات همکار دوبات

شرکت Dobot Robotics راه حل جوشکاری رباتیک همکاری را(Cobot) ارائه می دهد که یکپارچه سازی کاربردهای جوشکاری قوسی و جوشکاری لیزری را ساده می کند. در اینجا برخی از ویژگی های کلیدی راه حل آنها آورده شده است:

آسان برای استفاده:

• بسته نرم افزاری جوشکاری Dobot به کاربران امکان می دهد تا به صورت آزادانه اشیاء را حرکت دهند و کنترل نیروی اند افکتور را فراهم می کند.
• شما می توانید با استفاده از آموزش کشیدن و رها کردن، توالی نقاط جوش را به طور دقیق کالیبره کنید، از جمله تنظیم ایمنی، شروع قوس، مسیر میانی، خاموش شدن قوس و نقاط انتهایی.
• علاوه بر این، امکان راه اندازی سریع کارهای جوشکاری را فراهم می کند.

ایمن و با ثبات:

• استفاده از ربات های همکار (Cobot) برای جوشکاری، برخلاف کارهای دستی تکراری که مستعد خطا هستند، باعث ثبات محصول می شود.
• این Cobot دارای قابلیت های پیشرفته تشخیص برخورد است که ایمنی را در همکاری انسان و ربات بدون نیاز به حصارهای ایمنی تضمین می کند.

بازگشت سریع سرمایه:

• پس از اجرا، این پلتفرم به طور معمول هزینه خود را طی 8-10 ماه جبران می کند، زیرا کارگران عادی به راحتی می توانند از آن استفاده کنند و در نتیجه در آینده هزینه نگهداری کمی در بر خواهد داشت.

ویژگی های همه کاره:

• راه حل Dobot از روش های مختلف ارتباطی (مانند DeviceNet، Modbus و سیگنال آنالوگ) و حالت های جوشکاری (MIG، MAG و TIG) پشتیبانی می کند. همچنین امکانات اشکال زدایی دستی مانند جوشکاری شبیه سازی شده، تغذیه سیم دستی، پس کشیدن سیم، بررسی گاز و جوشکاری نقطه ای را فراهم می کند.
• چندین روش نوسان قوس در دسترس است و ویژگی های پیشرفته شامل موقعیت یابی تماسی، موقعیت یابی لیزری و ردیابی لیزری می شود.

چه با جوشکاری قوسی یا جوشکاری لیزری سر و کار داشته باشید، بسته فرآیند جوشکاری حرفه ای Dobot قابلیت انطباق، ایمنی و بهره وری را برای کاربردهای جوشکاری شما ارائه می دهد.

منبع: Welding Robots: Types, Advantages, and Limitations

Summary

Article Name

ربات جوشکاری: انواع، مزایا و محدودیت ها

Description

جوشکاری رباتیک از بازوی ربات جوشکار استفاده می کند. در این نوع جوشکاری، ربات تورچ را در امتداد درز حرکت می دهد تا قطعات را به هم جوش دهد.

Author

محمد سلطان پور

Publisher Name

IranDobot

Publisher Logo