Wat is robotlassen? - Proces en toepassing?

Lassen is een proces waarbij twee materialen met elkaar worden versmolten door de materialen te verhitten, te vermengen en vervolgens af te koelen en/of een vulmiddel om een ​​sterke verbinding te vormen. Van booglassen tot puntlassen, nieuwe en gebruikte lasrobots worden doorgaans gebruikt in lasprocessen waar de vereiste las repetitief is en kwaliteit en snelheid cruciaal zijn. Robotlassen is een geautomatiseerd proces dat de efficiëntie, consistentie en ROI verhoogt.

Wat is robotlassen?

Robotlassen is het gebruik van gemechaniseerde programmeerbare gereedschappen (robots), die een lasproces volledig automatiseren door zowel de las uit te voeren als het onderdeel te hanteren. Processen zoals gas-metaalbooglassen, hoewel vaak geautomatiseerd, zijn niet noodzakelijk gelijk aan robotlassen, aangezien een menselijke operator soms de te lassen materialen voorbereidt.

Robotlassen wordt vaak gebruikt voor weerstandspuntlassen en booglassen in toepassingen met hoge productie, zoals de auto-industrie.

Robotlassen is een relatief nieuwe toepassing van robotica, hoewel robots in de jaren zestig voor het eerst in de Amerikaanse industrie werden geïntroduceerd. Het gebruik van robots bij het lassen kwam pas in de jaren tachtig van de vorige eeuw op gang toen de auto-industrie op grote schaal robots begon te gebruiken voor puntlassen.

Sindsdien is zowel het aantal robots dat in de industrie wordt gebruikt als het aantal van hun toepassingen enorm gegroeid. In 2005 waren er meer dan 120.000 robots in gebruik in de Noord-Amerikaanse industrie, waarvan ongeveer de helft voor het lassen. De groei wordt voornamelijk beperkt door hoge apparatuurkosten en de daaruit voortvloeiende beperking tot toepassingen met een hoge productie.

Robotbooglassen is recentelijk snel begonnen te groeien en beheerst nu al ongeveer 20% van de industriële robottoepassingen. De belangrijkste componenten van booglasrobots zijn de manipulator of de mechanische eenheid en de controller, die fungeert als het "brein" van de robot.

De manipulator zorgt ervoor dat de robot beweegt, en het ontwerp van deze systemen kan worden onderverdeeld in verschillende veelvoorkomende typen, zoals SCARA en cartesiaanse coördinatenrobots, die verschillende coördinatensystemen gebruiken om de armen van de machine te sturen.

De robot kan een voorgeprogrammeerde positie lassen, zich laten leiden door machinevisie of door een combinatie van beide methoden. De vele voordelen van robotlassen hebben echter bewezen dat het een technologie is die veel OEM-fabrikanten helpt de nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en doorvoer te vergroten

De technologie van kenmerkende beeldverwerking is sinds het einde van de jaren negentig ontwikkeld voor het in realtime analyseren van elektrische gegevens die zijn verzameld door geautomatiseerd robotlassen, waardoor de lassen kunnen worden geoptimaliseerd.

Robotische lasapparatuur

Robotlassen combineert lassen, robotica, sensortechnologie, besturingssystemen en kunstmatige intelligentie. De componenten omvatten de software met specifieke programmering, de lasapparatuur die de energie van de lasstroombron naar het werkstuk levert en de robot die de apparatuur gebruikt om het lassen uit te voeren.

De processensoren van de robot meten de parameters van het lasproces en zijn geometrische sensoren de geometrische parameters van de lassen. Door de invoerinformatie van de sensoren te verzamelen en te analyseren, past het besturingssysteem de uitvoer van het gerobotiseerde lasproces aan op basis van de lasprocedurespecificaties die in het programma zijn gedefinieerd.

Afhankelijk van het beoogde gebruik kunnen robots robotarmen of robotportalen zijn. Normaal gesproken worden industriële robots met zes assen, bestaande uit een onderarm met drie assen en een pols met drie assen, gebruikt, omdat hiermee de lastoorts aan de pols kan worden gemonteerd om alle posities te bereiken die nodig zijn voor driedimensionaal lassen.

Het systeem moet worden geïntegreerd met de robot en de lasapparatuur moet compatibel zijn met en bij voorkeur specifiek ontworpen zijn voor robotlassen, omdat dan alle processen door de robot kunnen worden bestuurd.

Hoe robotlassen werkt ?

Wanneer robots voor elk proces worden gebruikt, moet de methode worden aangepast om automatisering mogelijk te maken. Hetzelfde geldt voor lassen, waarbij verschillende gereedschappen worden gebruikt die niet worden gevonden in het handmatige equivalent. Mensen hoeven niet te programmeren zoals robotlassers dat doen.

De robot zelf heeft een arm die in drie dimensies kan bewegen voor rechtlijnige typen en door meer vlakken met scharnierende versies. Een draadaanvoerunit stuurt de lasdraad naar de robot omdat deze deze nodig heeft voor een lasklus. Een hittebrander aan het uiteinde van de arm smelt metaal om het lasproces mogelijk te maken. Omdat de temperaturen duizenden graden bereiken, houdt het gebruik van robots voor dit proces mensen veiliger.

Gecertificeerde menselijke operators moeten nog steeds dicht bij de robots blijven. Deze werknemers moeten een certificering hebben van de American Welding Society, AWS, die niet alleen handmatige lassers certificeert, maar ook operators van robotlasarmen. De operators programmeren de controller met behulp van een leerhanger. Dit apparaat stelt nieuwe programma's in, beweegt de arm en wijzigt parameters voor het proces. Om het lassen te starten, gebruikt de operator de knoppen op de bedieningskast.

Het gereedschap in de robotarm verwarmt om metaal te smelten om de gewenste stukken samen te voegen. Indien nodig levert een draadaanvoerunit meer metaaldraad aan de arm en toorts. In afwachting van de volgende onderdelen om te lassen, verplaatst de arm de toorts naar de stofzuiger om eventuele metalen spetters van de arm te verwijderen, die zonder dit proces op hun plaats zouden kunnen stollen.

Omdat een van de belangrijkste redenen om robotlassers te hebben, de bescherming van menselijke werknemers is, worden deze geautomatiseerde systemen geleverd met meerdere veiligheidsvoorzieningen. Boogschilden voorkomen dat de hitteboog zich vermengt met zuurstof. Afgesloten ruimtes beschermen operators tegen de temperaturen en fel licht.

Voordelen van robotlassen

Het automatiseren van een fabriek met lasrobots heeft verschillende voordelen, waaronder snellere, consistente cyclustijden, geen productieonderbreking en een betere laskwaliteit. Door gebruik te maken van lasrobotautomatisering kost het proces minder tijd en kunnen fabrikanten de kosten van directe arbeid en veiligheid verlagen en materialen besparen.

Robotlascellen zorgen voor een nog veiligere werkomgeving, waardoor boogverblinding, overspray en direct contact met de robot en het onderdeel drastisch worden verminderd. Een robotlasser is consistenter en kan snel van de ene las naar de andere gaan, waardoor het hele proces wordt versneld.

• Minder tijd nemen :Robotlassystemen zullen de klus snel klaren. Of je nu nieuwe of gebruikte lasrobots hebt, ze maken minder fouten dan handmatig lassen. In tegenstelling tot arbeiders hebben robots geen pauzes, vakanties, enz. nodig. Uw werk kan 24/7 zonder onderbreking doorgaan. Dit zal op zijn beurt uw doorvoer en productiviteit verhogen.
• Verlaag de kosten van directe arbeid en veiligheid: De kosten van handmatig lassen kunnen hoog zijn. Het vereist tijd, vaardigheid en concentratie. Het is ook gevaarlijk. Flitsen, dampen, vonken en hitte maken handmatig lassen tot een zware en gevaarlijke klus. Met robotlassen beschermt u werknemers en verlaagt u de kosten. Deze systemen zijn bestand tegen de gevaren en verhogen vaak de productie. Verzekerings- en ongevalgerelateerde kosten worden ook aanzienlijk verlaagd.
• Behoud materialen: Zelfs de meest ervaren lassers maken fouten. Bij nieuwe en gebruikte lasrobotica is echter alles geregeld, ook stroom en draad. Geautomatiseerde gebruikte lasrobotsystemen besparen energie door consistent te werken (minder opstart). Bovendien zijn de lassen die worden gemaakt consistenter. De nauwkeurigheid van robotsystemen betekent dat er minder materiaal en tijd wordt verspild. Behoud uw materiaal en verhoog tegelijkertijd uw productkwaliteit!

Sommige bedrijven schakelen geleidelijk over op robotlastoepassingen, te beginnen met een enkele lascel en langzaam over te schakelen naar een volledig geautomatiseerd lasproces. Robots kunnen behulpzaam zijn wanneer de toegang tot een onderdeel beperkt of moeilijk bereikbaar is. Fabrikanten hebben ontwerpen gemaakt waarmee een slanke robotarm kleinere gebieden kan bereiken.

Beperkingen

Een probleem bij het lassen met robots is dat de kabels en slangen die worden gebruikt voor stroom en lucht enz. de bewegingscapaciteit van de robotpols beperken.

Een oplossing voor dit probleem is de wartel, die de doorgang van perslucht, koelwater, elektrische stroom en signalen binnen een enkele roterende eenheid mogelijk maakt.

De zwenkeenheid maakt ook offline programmering mogelijk, aangezien alle kabels en slangen langs gedefinieerde paden van de robotarm kunnen worden geleid.

Andere beperkingen van robotlassen:

• Complexe eindgebruikersprogrammering, niet gebruiksvriendelijk, alleen voor specialisten
• Beperkte API's, waardoor een eenvoudige wijziging ingewikkeld wordt
• De mens-machine-interface (HMI) werkt niet echt. Systemen vereisen maatwerk en training. Moeilijk om robotlassystemen aan te passen.
• Connectiviteitsuitdagingen, gebrek aan onderling koppelbare standaarden
• Vervangt menselijke arbeid
• Technologie raakt verouderd

Robotische lasprocessen

Lassen vereist een hoog opleidingsniveau en vaardigheid. Het aantal professionele lassers voldoet echter niet aan de behoeften van de industrie. Volgens de American Welding Society zal de industrie tegen 2022 een tekort van 450.000 lassers hebben. In plaats van kritieke projecten toe te laten, zouden deze arbeiders volledig achterop raken, robots kunnen de speling oppakken.

Robots automatiseren het proces, wat zorgt voor een hogere nauwkeurigheid, minder afval en een snellere werking. Met het assortiment beschikbare machines passen robots zich aan een breed scala aan lasprocessen aan, waaronder boog, weerstand, punt, TIG en meer.

1. Booglassen

Een van de meest voorkomende soorten robotlassen is het boogproces. Bij deze methode genereert een elektrische boog extreme hitte, tot 6500 graden Fahrenheit, waardoor het metaal smelt. Gesmolten metaal verbindt delen met elkaar en stolt na afkoeling tot een stabiele verbinding. Wanneer een project een grote hoeveelheid nauwkeurig samengevoegde metalen vereist, is booglassen een ideale toepassing.

2. Weerstandslassen

Wanneer projecten warmtebehandeling nodig hebben of een manier om de kosten te verlagen, kunnen robots weerstandslassen gebruiken. Tijdens dit proces creëert een stroom van elektriciteit een plas gesmolten metaal als het tussen de twee metalen bases passeert. Dit gesmolten metaal verbindt de stukken metaal met elkaar.

3. Puntlassen

Sommige materialen zijn bestand tegen elektrische stromen, waardoor ze geen andere vormen van lassen kunnen ondergaan. Deze situatie komt vaak voor in de auto-industrie voor het in elkaar zetten van delen van een autocarrosserie. Om dit probleem op te lossen, gebruiken robotlassers een variatie van weerstandslassen om een ​​paar dunne metalen platen op één plek te verbinden.

4. Tig-lassen

Robotlastoepassingen die een hoge mate van precisie vereisen, kunnen TIG-lassen vereisen. Deze methode wordt ook wel gaswolfraambooglassen of GTAW genoemd. Een elektrische boog gaat tussen een wolfraamelektrode en de metalen basis.

5. Mig-lassen

Gasmetaalbooglassen, ook wel GMAW of MIG genoemd, is een snelle en ongecompliceerde methode die gebruik maakt van een hoog depositieniveau. Een draad beweegt continu naar de verwarmde punt van de lasser, waardoor de draad smelt, waardoor een grote hoeveelheid gesmolten metaal op de basis kan druppelen om de basis met een ander stuk te verbinden.

6. Laserlassen

Wanneer lasprojecten nauwkeurigheid vereisen voor een groot aantal onderdelen, is laserlassen de voorkeursmethode voor het verbinden van metalen. Kleine onderdelen, zoals sieraden of medische onderdelen, maken vaak gebruik van laserlassen.

7. Plasmalassen

Plasmalassen biedt de grootste mate van flexibiliteit omdat de operator gemakkelijk zowel de snelheid van het gas dat door het mondstuk gaat als de temperatuur kan veranderen.

Toepassingen voor robotlassen

Vanwege de tijdbesparende voordelen en hoge productiviteit is robotlassen belangrijk geworden in de metaal- en zware industrie, en vooral in de auto-industrie waar punt- en laserlassen wordt toegepast.

Het is het meest geschikt voor korte lassen met gebogen oppervlakken en herhaalbare, voorspelbare acties die geen continue verschuivingen en veranderingen in het lasproces vereisen. Met behulp van externe assen is de robot ook geschikt voor lange lassen, bijvoorbeeld in de scheepsbouw.

Hoewel robotlassen meestal wordt gebruikt in massaproductie, waarbij efficiëntie en kwantiteit essentieel zijn, kunnen programma's worden gemaakt om aan elke behoefte te voldoen en kan robotica worden gebruikt voor kleinere en zelfs eenmalige producties met behoud van hoge kosteneffectiviteit.

Robot vs. Handmatig lassen

Handmatig lassen heeft nog steeds een plaats in de moderne productie. Voor projecten waarin u een expert nodig heeft om snel de gebruikte lasstijlen te veranderen, is handmatig lassen uw beste keuze. Een professionele lasser kan snel veranderen wat hij doet, maar robots passen zich niet zo snel aan onzekere situaties aan.

Omdat handmatig lassen een proces blijft dat veel bedrijven nog steeds nodig hebben, zullen professionele lassers niet snel verdwijnen. Met het bovengenoemde tekort aan deskundige lassers, zullen degenen met een certificering gemakkelijk werk vinden, zelfs als meerdere bedrijven in robots investeren.

Het vervangen van handmatige lassers door robots zal AWS niet uit zijn certificeringsactiviteiten halen. De meeste operators van robotlassers moeten in het bezit zijn van een certificering op het gebied van robotica, waarvoor de AWS ook certificeringen biedt. Het hebben van robotica-experts die verstand hebben van lassen, zorgt ervoor dat de projecten goed worden geprogrammeerd om zo snel en kosteneffectief mogelijk te eindigen.

Video over robotlassen