Автоматизация в сварочном производстве

Обновлено: 20.09.2024

Сварочный процесс применяется практически в любом производстве. Передача выполнения этой задачи роботизированным системам позволяет ускорить сварку, улучшить ее качество и повысить производительность труда. Автоматизация процессов с помощью сварочных роботов и роботизированных ячеек – это экономия ресурсов и денег.

Сварочный робот — это устройство, которое способно заменить усилия сразу нескольких специалистов по сварочным работам.

В конечном итоге процесс получается быстрым, точным, а результат прочным и надежным.

Экономится бюджет, необходимый для оплаты труда сварщика, процесс производства становится полностью автоматизированным и главное — качество даже самых сложных изделий всегда безупречно, отвечает требованиям заказчика.

Технологии сварки доступные для роботизации:

Автоматизация с использованием роботов для сварки выгодна с различных точек зрения:

  • во-первых, она увеличивает производительность, поскольку техника способна бесперебойно функционировать много дней подряд, без выходных, больничных или отпусков;
  • во-вторых, снижаются производственные затраты, увеличивается конкурентоспособность;
  • в-третьих, устраняется воздействие человеческого фактора, улучшается качество;
  • в-четвертых, позволяет исключить влияние вредных факторов на персонал;
  • в-пятых, загруженные работой сварочные автоматизированные машины окупаются быстро, несмотря на значительную первоначальную цену, а затем приносить вам дополнительную прибыль.

Робот-сварщик – это специалист высочайшей квалификации. Роботизация сварки позволяет производить работу с постоянной скоростью и высокой точностью, без перерывов, с соблюдением всех параметров. Один агрегат заменяет нескольких опытных сварщиков, при этом он может «повышать квалификацию», осваивать обработку новых изделий.

Линейка сварочных роботов.

На рынке представлены разные сварочные роботизированные системы. Если вам необходим современный, эффективный в действии сварочный агрегат для ответственных и сложных задач полезно рассмотреть решения от ABB (Швеция) и KUKA (Германия) в нашем каталоге роботов. В ассортименте пионеров и лидеров роботостроения, одних из ведущих производителей роботов представлена исчерпывающая линейка, большой выбор моделей по параметрам грузоподъемности, длины руки. Грузоподъемность промышленных манипуляторов составляет от 0.5 до 1000 кг. Радиус действия сварочной автоматизированной машины составляет от 0,5 до 3,5 метров. Но в отдельных случаях он может быть увеличен за счет трека.

Все эти сварочные роботизированные системы просты в обращении: программирование и управление их работой легко освоить. Не требуют частого сервисного обслуживания, рассчитаны на постоянную работу в режиме 24/7.

Оба производителя предлагают оборудование высокого класса. Их взаимный ассортимент позволяет находить решения для любых задач.

Состав сварочного комплекса.

  • манипулятор – так называемая «рука робота», со шкафом управления
  • позиционер для деталей
  • сварочное оборудование
  • станция сервиса (автоматической очистки) сварочной горелки
  • кондуктора для установки заготовок
  • различные датчики положения, поиска, кнопки управления и безопасности
  • программное обеспечение
  • софт для удаленного написания управляющих программ
  • местное освещение
  • система вентиляции
  • ограждение и контроль доступа.

Интересует информация по теме автоматизации сварочного производства, аудит или цена на сварочный комплекс? Тогда воспользуйтесь специальной формой для обратной связи — мы свяжемся с Вами в ближайшее время или позвоните нам по телефону - наши специалисты подробно проконсультируют Вас по вопросам роботизации сварки.

Применение сварочных роботизированных помощников в производстве уже стало важнейшим фактором конкурентоспособности предприятий. Гораздо выгоднее передать часть работы автоматизированным помощникам, ведь это ускоряет технологический процесс, экономит ресурсы и позволяет наладить крупное конвейерное производство.

Один робот для сварки способен заменить целый штат специалистов, при этом он обладает высочайшей квалификацией и способен бесперебойно работать даже в самых тяжелых условиях.

Производство промышленных роботов для сварки представляет собой рынок с высокой конкуренцией, потому что во всем мире наблюдается увеличение спроса на автоматизацию сварочных процессов. Благодаря внедрению инновационных технических решений роботизированная сварка теперь доступна не только крупным промышленным компаниям, но и небольшим производствам.

Сварка роботом открыла новые возможности для развития промышленности во всем мире. Это объясняется целым рядом причин. Все они сводятся к главному тренду – грамотное внедрение автоматизированных помощников в производственный цикл предприятия в разы повышает объем изделий и их качество.

  1. Автоматизированная машина работает больше и лучше специалиста-сварщика. Современные машины спроектированы таким образом, чтобы бесперебойно работать в режиме 24/7 на протяжении нескольких лет. Они не берут отгулы и не уходят в отпуск.
  2. Робот для сварки действует гораздо быстрее – те операции, на которые человек тратит час, агрегат может выполнить за пару минут. Соответственно, увеличивается объем свариваемых изделий, при этом снижается себестоимость единицы производимой продукции. За счёт эффекта масштаба предприятие получает дополнительную прибыль.
  3. Манипулятор работает точнее – он не допускает ошибку из-невнимательности или усталости. Робот выполняет действие в соответствии с запрограммированным алгоритмом, не отклоняясь от траектории. Это позволяет получать стабильно высокое качество сварочного шва, расходуя на выполнение операций меньше материала.
  4. Роботизированный помощник избавляет человека от вредной для организма работы. Автоматизированный помощник берет на себя самые сложные, монотонные и физически тяжёлые операции, оставляя за оператором функции программирования и контроля. Роботизация уже позволила тысячам предприятий улучшить условия труда и переориентировать рабочую силу на более интеллектуально сложные задачи.
  5. Промышленные роботы, которые загружены работой, а не простаивают на производстве, – это выгодная инвестиция в развитие предприятия. Они окупаются в достаточно короткие сроки, а затем довольно быстро начинают приносить прибыль.

Манипулятор – это специалист высшей категории, причем он умеет “обучаться” с помощью оператора. Машина способна хранить в программном обеспечении информацию о ранее совершаемых операциях и таким образом значительно упрощать настройку.

Промышленный робот с одинаковым усердием подходит к выполнению сложных и простых операций. Он может быстро переключаться с одной задачи на другую, поочередно обрабатывать различные металлы, не требует переналадки.

В промышленности часто используются роботизированные комплексы, состоящие из нескольких роботов и дополнительного оборудования, которые одновременно выполняют сопутствующие операции и сварку.

ДС-РОБОТИКС имеет большой опыт внедрения как роботов, так и комплексов на предприятия различных отраслей. Будем рады помочь вам найти лучшее техническое решение!

Если у вас есть вопросы о роботизации сварки и стоимости промышленного робота для сварки, либо вы хотите купить промышленный робот, то заполните специальную форму обратной связи внизу страницы. Мы свяжемся с Вами в ближайшее время! Для более оперативного ответа можете позвонить нам по телефону – наши специалисты с удовольствием вас проконсультируют.

Введение в автоматизацию сварочных процессов



Большие перспективы в развитии сварочного производства открывают механизация и автоматизация процесса сварки. Прогресс производства от внедрения этого направления возможен при комплексном подходе к решению задачи, затрагивающем все этапы сварочного производства – заготовительные, транспортные, загрузочные, сварочные, сборочные и отделочные операции. При механизации и автоматизации сварочного производства появляется возможность повышения производительности труда и качества продукции, сокращения численности обслуживающего персонала. Труд рабочего в этих условиях становится более содержательным и творческим, исключается «субъективный фактор» оператора.

При механизированном процессе независимо от степени механизации рабочий частично или полностью освобождается лишь от мускульных усилий, но полностью сохраняется его участие в процессе в связи с необходимостью выполнения функций контроля и управления.

Автоматизация сварки означает перевод сварочного оборудования на автоматический режим работы, внедрение в производство ряда устройств, действующих без участия человека.

Примером частичной механизации и автоматизации в сварке служит процесс дуговой сварки, в котором используются сварочные аппараты с постоянной и управляемой (принудительно) скоростью подачи электродной проволоки. В нем механизированы подача электродной проволоки, перемещение электрода вдоль линии свариваемого стыка, подача флюса (защитного газа); автоматизирован процесс регулирования напряжения дуги изменением по заданному закону скорости подачи электродной проволоки при отклонении напряжения дуги от номинального значения.

Доукомплектация сварочного аппарата системой слежения за линией стыка, средствами регистрации и контроля параметров режима позволяет перейти к стадии более полной автоматизации производственного процесса, когда сварка может выполняться без участия человека: за ним остаются лишь функции предварительной настройки процесса, включения оборудования и наблюдения за ходом процесса сварки.

Все устройства, действующие без непосредственного участия человека, можно подразделить на два класса: сварочные автоматы (или полуавтоматы) и автоматические системы (регуляторы). При использовании автоматов периодическая загрузка изделия, замена инструмента, контроль и подналадка выполняются по ходу работы или автоматически; останов требуется только для наладки. В случае приме- нения полуавтоматов для повторения процесса, установки заготовки, снятия готового изделия и пуска необходимо вмешательство человека.

Автоматические системы (регуляторы) поддерживают неизменными или изменяют по заданному закону физические величины в технических устройствах или технологическом процессе без участия оператора-сварщика.

В последние годы применяют робототехнические комплексы – автоматы, характеризующиеся разнообразием выполняемых операций и значительной мобильностью.

Роботы – это универсальные автоматические манипуляторы с программным управлением, предназначенные для воспроизведения управляющих и двигательных функций человека, обладающие способностью к адаптации.

Автоматизированное и механизированное оборудование объединяют в группы. Одну из них представляет автоматическая линия - производственный участок, специализирующийся на выполнении одной или нескольких однотипных операций технологического процесса. Автоматическая линия состоит из группы станков-автоматов, объединенных общей системой управления и общими транспортными устройствами с единым темпом работы.

На заводах по производству автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, вагонов, локомотивов, самолетов, товаров народного потребления в автоматических линиях в качестве станков-автоматов применяют автоматизированные машины для контактной сварки. Автоматизированные дуговые сварочные установки используют в поточно-механизированных и автоматических линиях по производству труб и изделий тяжелого машиностроения.

Известно несколько десятков способов сварки и их разновидностей. Даже неполное их перечисление убедительно показывает широкие технологические возможности этого процесса в разных отраслях машиностроения. Высокое качество работы сварочного оборудования напрямую связано с последними достижениями в области радиоэлектроники, электротехники, оптики, автоматики, микропроцессорной и вычислительной техники.

Способы сварки различаются по степени автоматизации: в одних случаях применены самоприспосабливающиеся системы (например, в дуговой и контактной сварке), в других – использована только механизация процесса, в третьих – сварка осуществляется полностью вручную.

Далее приведена классификация объектов и систем управления сварочными процессами (обозначения способов сварки и оборудования, указанные в скобках, соответствуют РД 03-614-03 – документа Национального аттестационного комитета по сварочному производству):

1. По геометрическим характеристикам изделия:
1.1. Тонкостенные (0. 5 мм).
1.2. Толстостенные (более 5 мм).
1.3. Плоскостные (прямолинейные, криволинейные, короткие, протяженные).
1.4. Пространственные (поворотные, неповоротные).
2. По степени автоматизации:
2.1. Ручная (РД, РАД и др.).
2.2. Механизированная (МП, МАДП и др.).
2.3. Автоматизированная и автоматическая (АФ, ААДП, ААД и др.).
3. По типу технологии:
3.1. Сварка плавлением:
3.1.1. Дуговая:
3.1.1.1. Неплавящимся электродом (РАД, ААД и др.).
3.1.1.2. Плавящимся электродом (РД, МП, МАДП, АФ и др.).
3.1.1.3. Плазменная (П).
3.1.2. Лучевая:
3.1.2.1. Электронно-лучевая (ЭЛ).
3.1.2.2. Лазерная (Л).
3.1.3. Гибридная (Л  ААДП).
3.2. Контактная:
3.2.1. Сопротивлением (КСС, КТС и др.).
3.2.2. Оплавлением (КСО).
4. По режимам сварки:
4.1. Непрерывная.
4.2. Импульсная.
5. По уровню управления процессом:
5.1. Разомкнутые системы.
5.2. Замкнутые на объект системы.
6. По принципу построения систем регулирования и управления:
6.1. Системы стабилизации.
6.2. Следящие системы.
6.3. Программные системы.
6.4. Адаптивные автоматизированные и роботизированные комплексы.

Механизация и автоматизация сварочного производства

Механизация и автоматизация существенно различаются по своему содержанию, но в то же время имеют тесную взаимосвязь. Автоматизировать можно только высокомеханизированный процесс. Поэтому автоматизация и рассматривается как высшая степень механизации.

Механизация и автоматизация может быть частичной и комплексной. Частичная механизация и автоматизация охватывает часть производственного процесса, т.е. В этом случае речь идет об отдельных операциях. При комплексном решении весь производственный процесс выполняется с помощью машин и механизмов, установленных в порядке последовательности выполнения операций в соответствии с технологическим маршрутом. В сварочном производстве механизация и автоматизация достигаются за счет применения различных приспособлений, специальных сварочных установок, использования робототехники, создания поточных механизированных и автоматизированных линий, на которых механизированными способами осуществляются работы по заготовке, сборке, сварке и транспортировке сварных изделий, а в ряде случаев - и их отделке.

При решении вопросов механизации и автоматизации в сварочном производстве в первую очередь внимание уделяется сборочно-сварочным работам, которые во многом определяют качество изготовления изделий.

Механизация сборочных работ. Сборка под сварку включает в себя технологические операции, обеспечивающие с соблюдением установленных требований подлежащим сварке деталям необходимое взаиморасположение, заданное чертежом, с закреплением их специальными приспособлениями или прихватками. В зависимости от вида производства, особенностей конструкции и технических условий сборку можно выполнять различными способами: по разметке, по шаблонам или первому изделию, по сборочным отверстиям и в приспособлениях. Решения вопросов механизации и автоматизации сборочных работ можно достигнуть путем применения специальных сборочных приспособлений. Такие приспособления создаются комбинацией по заданной схеме отдельных элементов (базирующих, прижимов,.распорных устройств и др.) с их приводами и элементами управления на общем основании, работающих в соответствии со схемой собираемости изделий. В зависимости от конфигурации собираемых изделий и назначения сборочные приспособления можно разделить на группы.

Сборочные стенды - приспособления с одной, чаще горизонтальной, базовой поверхностью, предназначенные для сборки крупногабаритных изделий. Они имеют неподвижное основание с размещенными на нем установочными и прижимными элементами. Для обслуживания приспособления могут оборудоваться специальными передвижными или переносными устройствами - порталами, катучими балками, перемещающимися площадками и т.п.

Сборочные стапели применяются в тех случаях, когда крупногабаритные изделия имеют сложную объемную конструкцию с расположением деталей в различных пространственных положениях. Базирующие и прижимные элементы крепятся в различных плоскостях, а основания имеют сложную конфигурацию, по форме и размерам соответствующую изделию.

Сборочные кондукторы - приспособления типа стенда или стапеля, состоящие из жесткого основания плоской или пространственной формы с размещенными на нем установочными и прижимными устройствами, обеспечивающими заданное расположение деталей изделия. При использовании таких приспособлений точность сборочных размеров в изделии обеспечивается за счет точности самого приспособления. Поэтому они отличаются повышенной точностью и жесткостью и чаще всего используются для некрупных изделий.

Переносные универсальные сборочные приспособления - стяжки, струбцины, распорные устройства и др., применяемые для сборки разнообразных по форме изделий. В основном их используют в единичном, мелкосерийном производстве, на монтаже и в строительстве.

Для механизации приспособлений их элементы (прижимы, распоры и т.п.) оснащают специальными быстродействующими приводами (гидравлическими, пневматическими, электрическими), приведение в действие которых осуществляется по командам человека или автоматическими устройствами.

Механизация сварочных работ. Оборудование для механизации сварочных работ можно разделить на две группы: оборудование для закрепления и перемещения свариваемых изделий; оборудование для установки и перемещения сварочных аппаратов относительно изделия и передвижения сварщиков.

Оборудование для закрепления и перемещения свариваемых изделий служит для закрепления и размещения изготовляемых изделий в наиболее удобных положениях для выполнения сварки. Основными разновидностями такого оснащения являются манипуляторы, позиционеры, кантователи, вращатели, роликовые стенды, поворотные столы и др.

Манипуляторы предназначены для установки изделия в удобное для сварки положение и вращения его вокруг горизонтальной или вертикальной оси со скоростью сварки при выполнении механизированной или автоматической дуговой сварки.

Позиционеры используют для поворота изделий с целью установки их в удобное для сварки положение. В отличие от манипуляторов они не имеют рабочей скорости в процессе сварки.

Кантователи предназначены для установки изделий в удобное для сварки положение путем поворота их вокруг горизонтальной оси. Во время сварки они, так же как и позиционеры, неподвижны.

Вращатели предназначены для закрепления изделия в постоянно заданном положении и вращения его со скоростью сварки при выполнении швов. Они бывают с вертикальной, горизонтальной или наклонной осью вращения.

Роликовый сварочный стенд: 1 - электродвигатель, 2 - сменные зубчатые колеса, 3 - редуктор, 4, 5 - приводная и холостая роликоопоры, 6 - рама, 7 - электромагнит

Роликовые стенды предназначены для вращения изделий типа тел вращения при выполнении кольцевых швов, а также для. установки таких изделий при выполнении продольных швов по образующей изделия. Они состоят из унифицированных узлов - ходовых роликоопор и приводов, установленных на общем основании.

Консольные колонны для сварочных автоматов: 1 - колонна, 2 - консоль, 3 - сварочная головка, 4 - изделие

Оборудование для установки и перемещения сварочных аппаратов включает различные типы специализированных колонн и тележек. Колонны различают двух типов: для установки несамоходных и самоходных сварочных автоматов. Первые предназначены для выполнения только кольцевых и круговых швов, вторые позволяют выполнять также и прямолинейные швы. Большинство колонн являются поворотными, что дает возможность отводить сварочный аппарат в сторону и устанавливать свободно изделие каким-либо подъемным устройством.

Тележки для сварочных аппаратов применяют для выполнения как кольцевых; так и продольных швов. По всей конструкции они делятся на велосипедные, глагольные и портальные. Такие тележки могут перемещаться с установочной или скоростью сварки при выполнении прямолинейных или кольцевых швов.

Передвижные площадки для сварщика: а - с передвижением вдоль фронта работ, б - с передвижением поперек фронта работ, в - шарнирно-рычажная, г - координатная

К оборудованию для перемещения сварщика относительно изделия относятся различного рода подъемные и подъемно-выдвижные площадки с механизированным приводом дистанционного управления.

с частичной механизацией, при которой используется ручная и механизированная сварка, а остальные процессы производственного цикла (раскрой металла, резка, сборка и др.) выполняются вручную;

с комплексной механизацией, когда механизированы несколько операций, например применяются механизированная резка и сварка, а также и другие вспомогательные действия для их выполнения;

с частичной автоматизацией, при которой основные процессы (сварка, резка) автоматизированы, а остальные работы (заготовка, сборка и др.) выполняются с применением механизированного инструмента и приспособлений с использованием ручного труда.

Высшим типом являются поточные линии с комплексной автоматизацией. Автоматическая сборочно-сварочная линия представляет собой комплекс оборудования, выполняющего без непосредственного участия человека в определенной технологической последовательности и с определенным тактом все операции технологического маршрута. Примером автоматической линии могут служить сборочно-сварочные автоматические линии для производства сварных труб большого диаметра со спиральным швом, на которых с помощью автоматов под наблюдением небольшого количества операторов осуществляются все операции по изготовлению труб из стальной ленты.

Особое значение в автоматизации сварочного производства имеет оснащение его оборудованием с программным управлением. Например, на газорезательной машине «Кристалл» с программным управлением можно вырезать заготовки деталей из стальных листов толщиной до 100 мм. Машина управляется автоматически по заданной программе. Применение сварочного оборудования с программным управлением экономически оправдано в условиях массового и крупносерийного производства.

В сварочном производстве используют сборочно-сварочные линии с различной степенью механизации и автоматизации оборудования и применяемой оснастки с учетом вида производства для многих разновидностей сварных изделий - для сборки и сварки полотнищ крупногабаритных резервуаров, изготовления обечаек, труб, балок и др.

Промышленные роботы для сварки. Промышленный робот - это автоматическая машина, представляющая собой манипулятор с перепрограммируемым устройством управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и технологической оснастки.

Промышленный робот является универсальной технологической системой для выполнения разнообразных действий, свойственных человеку в процессе его трудовой деятельности. Под действием автоматической системы управления робота его манипуляторы совершают движения, подобные движениям рук человека в процессе работы. Работа автоматической руки похожа на работу человеческой руки со своими гибкими соединениями в локте, плече и запястье. Отличительным признаком промышленного робота от других видов роботов является его применение в производственном процессе.

Промышленный робот, обладая большими силовыми возможностями, позволяет освободить человека от монотонного, тяжелого, утомительного, а иногда и вредного или опасного труда. В итоге повышается стабильность качества изделий, возможно ускорение процесса производства. Роботы могут действовать с любой позиции и на любом уровне в пространстве. Современный промышленный робот для сварки может быть определен как манипуляционная система, оснащенная техническими средствами ведения сварочного процесса, с программным управлением координатами сварочного инструмента и изделия и параметрами сварочного режима. Сварочный робот состоит из собственно робота и пульта управления. Робот имеет подвижную руку с захватом, которые обладают свободой пространственных перемещений, в какой-то степени имитируя руку человека. В захвате закрепляется инструмент (сварочная горелка). Большинство сварочных роботов имеют 3 - 5 возможных движений в пространстве (степеней свободы). Комбинирование этих движений позволяет устанавливать сварочную горелку в любых положениях и перемещать ее в любых направлениях в пределах зоны действия робота.

При дуговой сварке в ряде случаев целесообразно разделять функции между манипулятором (роботом), служащим для перемещения сварочного инструмента, и манипулятором, служащим для перемещения свариваемого изделия. При этом оба устройства работают совместно, связанно, по единой программе. Такой прием позволяет упростить кинематическую схему и снизить число потребных степеней свободы самого робота. Программа, по которой сварочный робот выполняет свои движения, заранее вводится в его запоминающее устройство.

Одним из основных преимуществ роботов наряду с автоматизацией процесса является возможность легкой и быстрой смены программы в зависимости от смены свариваемого изделия.

В настоящее время в промышленности используют роботы первого поколения, работающие по жесткой программе. Существенным недостатком роботов первого поколения является требование высокой точности сборки свариваемых деталей и их расположения в рабочем пространстве робота. В настоящее время созданы роботы второго поколения с системами обратной связи, с помощью которых рабочая программа и манипуляции робота автоматически корректируются при изменении положения изделия или его отдельных элементов. Управление таких роботов снабжено микропроцессорной вычислительной техникой.

Наряду с совершенствованием обычных промышленных роботов создаются специальные, действующие в экстремальных (сложных, труднодоступных, опасных для человека) условиях.

Автоматизация сварочного производства

Любое современное производство стремится к автоматизации основных технологических действий. И сварочные работы не исключение. Автоматизация и механизация сварки позволяет снизить трудоёмкость производственного процесса, добиться повышения эффективности производства. Комплекс услуг в данной сфере вам предлагает компания «ДС-Роботикс».

Что собой представляет автоматизация сварочного производства?

Создано несколько разновидностей автоматического оборудования для сварки. Наибольшее распространение получили

- машины полуавтоматического действия. При их применении требуются дополнительные манипуляции с заготовками и присадками. Выполняются они сварщиком;

- полностью автоматические роботы.

Техника второго типа имеет целый ряд преимуществ. Прежде всего, она оснащена системами программирования. Это даёт возможность задавать определённую последовательность действий, регулировать основные параметры работы оборудования, пр. Кроме того, цена сварочного робота в сочетании с повышением производительности делает покупку очень рентабельной с экономической точки зрения.

Промышленные роботы относятся к категории автоматического оборудования. Чаще всего это манипулятор с устройством управления, работу которого можно перепрограммировать. Внедрение в производственный процесс таких машин даёт возможность переложить выполнение двигательных, управляющих функций с человека на механизмы. При этом качество действий остаётся неизменно высоким.

Почему востребована автоматизация?

Применение автоматизации сварки даёт возможность решить спектр задач. Благодаря приобретению оборудования у нас вы получите в своё распоряжение многофункциональную систему, позволяющую сделать процесс сварки гораздо более эффективным. Механизация и автоматизация даст возможность снизить затраты, сэкономить на повышении квалификации рабочих.

Компания «ДС-Роботикс» предлагает всё необходимое оборудование. Мы гарантируем разумные расценки и сервис. А наши специалисты помогут подобрать именно такую технику, которая наилучшим образом подойдёт вам.

Столетие назад была изобретена сварка с использованием переменного тока, а полвека спустя состоялась первая попытка человека доверить процессы автоматизированному помощнику.

Надо сказать, что первые проекты промышленных сварочных роботов оказались неэффективными. Человеку было сложно договориться с машиной, наделить ее всем функционалом специалиста-сварщика. Не хватало контроля качества операций, технических решений, мобильности и еще целого набора качеств, которые позволили бы роботу и человеку наконец стать коллегами.

С тех пор ситуация кардинально изменилась. Сегодня производители робототехники предлагают промышленникам широкий спектр возможностей для роботизации сварочного производства. Настала время передать машинам самую трудную и монотонную работу и сосредоточиться на интеллектуальных задачах. Роботы-сварщики пользуются большей популярностью по сравнению с прочими видами промышленных автоматизированных помощников и занимают около половины в общем объеме рынка.

Особенности автоматизации производства сварочного

Современную автоматизацию сварочных процессов уже трудно представить без роботов. Роботизированную сварку от автоматизированной отличает высокая степень независимости действий.

В роботизированной сварке металлические элементы скрепляются благодаря воздействию высокой температуры и, как следствие, расплавлению металла в сварочной зоне. Всеми процессами управляет программное обеспечение, параметры которого задает человек-оператор.

Робот или работник

Если представить профессиональное соревнование между сварочным роботом и сварщиком-человеком, то маловероятно, что второй одержит победу. У робота есть много преимуществ.

  1. Если представить профессиональное соревнование между сварщиком-роботом и сварщиком-человеком, то маловероятно, что второй одержит победу. У машины есть много преимуществ.
  2. Промышленные роботизированные сварщики могут работать круглосуточно в течение нескольких лет. Они бесперебойно трудятся в две, а то и в три человеческие смены, при этом не устают и не болеют. Их производительность труда в разы выше, чем у человека.
  3. Сварочный робот выполняет операцию с максимальной точностью. Там, где сотрудник может потерять фокус внимания, отвлечься, не заметить, машина всегда будет начеку. Манипулятор следует алгоритму программного обеспечения и выполняет операции по заданной траектории, никуда не отклоняясь.
  4. Робот гарантирует стабильно высокое качество сварочного шва на любых металлах, чего не может сделать человек. У автоматизированного помощника получается равномерный шов, при этом он расходует меньше материалов.
  5. Машина легко обучаема – запоминает ранее использованные настройки. Помощник сокращает количество получаемых бракованных изделий.
  6. Роботизация сварки улучшает условия труда, позволяя сотрудникам не принимать непосредственного участия в опасных для здоровья операциях.
  7. Роботизированные сварщики могут качественно проводить операции в труднодоступных зонах.
  8. Расходы на техническое обслуживание машины меньше фонда оплаты труда специалистов.
  9. Сварочный робот гораздо быстрее сварщика выполняет однотипные задачи, ведь манипулятор может ускоряться, не теряя качества работы.

Внедрение в производство новейшей техники – это серьезный шаг. Эффективность перемен будет достигнута в том случае, если к автоматизации процессов подойти комплексно и тщательно продумать все возможные способы сделать предприятие успешнее.

Важно взвесить возможности и провести финансовые расчеты. Прежде всего, автоматизация сварки незаменима там, где есть серийный выпуск продукции. При небольшом объеме производства нет смысла тратить ресурсы на сложные роботизированные ячейки – можно внедрить робота, оптимального по цене и функциональности.

Возможности для внедрения техники нового класса разнообразны, они не сводятся лишь к приобретению большого объема нового оборудования.

На первом этапе стоит провести оценку потенциала роботизации – определить желаемые и реальные мощности. Выявить, есть ли не до конца или вовсе не загруженная техника. Имеющееся оборудование для сварки часто можно модернизировать – дать новую жизнь старым машинам, укомплектовав современными робототехническими элементами.

Оценив потребности в сварочной мощности, нужно продумать масштабы нововведений: например, приобрести одного промышленного робота, внедрить роботизированный комплекс или даже линию. Важно учитывать, что роботизация сокращает цикл выполнения операций и повышает непрерывность производственных процессов.

Выбор и настройка сварочных роботов также напрямую зависит от номенклатуры изделий, сварку которых нужно автоматизировать. Важны многие параметры: материалы, из которых состоят заготовки, размеры изделий, степень сложности конструкций.

Роботизация сварочного производства предъявляет более высокие требования к качеству заготовок, поэтому необходимо убедиться в достаточном уровне сборочных и подготовительных работ. Если манипулятору будут часто попадаться бракованные детали с искривленными формами или зазорами, то робототехника не сможет выполнить свою главную функцию – повысить качество и объем продукции.

Каждый проект по автоматизации сварочного производства должен иметь экономическое обоснование. Кроме ожидаемого увеличения прибыли, роботизация помогает повысить эффективность процессов и в том числе экономить площади. Дело в том, что у сварочного манипулятора компактное исполнение и большая рабочая зона. Он может сваривать крупногабаритные изделия, не занимая при этом много места. Автоматизация предыдущего поколения не давала таких возможностей – станки были громоздкими, а рабочая зона небольшой. Высвободившиеся площади следует задействовать в производстве или обслуживании техники.

Автоматизация производства должна учитывать требования безопасности. Робот не только берет на себя тяжелую работу, но и обеспечивает надежность процессов, что означает сведение к минимуму вреда для здоровья.

Каждый шаг, совершаемый вами в сторону роботизации производства, приближает вас к промышленности будущего!

ДС-РОБОТИКС – признанный эксперт в области автоматизации сварочного производства. Для каждого заказчика мы разрабатываем проект, подходящий под нужды производства. Мы уже много лет помогаем предприятиям находить лучшие технические решения по роботизации: проектируем экономически эффективные системы, поставляем оборудование мирового класса, устанавливаем и проводим наладку роботов на предприятиях.

Если вам нужна помощь с автоматизацией сварки на производстве – просто дайте нам знать! Заполните форму или позвоните нам – будем рады стать для вас полезными!

Автоматизация и роботизация в сварочном производстве: состояние и тенденции развития

А.А. Мазур, канд. экон. наук, O.K. Маковецкая, канд. экон. наук, СВ. Пустовойт, к.т.н.

В статье представлена систематизированная экономико-статистическая информация о развитии автоматизации и роботизации в сварочном производстве. Использование передовых автоматизированных (роботизированных) систем является главной особенностью мировой экономики на современном этапе. Уменьшение затрат на переоснащение предприятий, вследствие снижения стоимости роботов, компьютерных систем, аппаратных средств автоматизации и программного обеспечения, способствует инвестированию в автоматизацию промышленного производства.

Широкое использование информационных и компьютерных технологий в экономически развитых странах изменило концепцию автоматизации современного. производства, создало условия для ее глобального роста и привлечения инвестиций в разработку и производство средств и технологий автоматизации. Вследствие этого средний ежегодный рост продаж на мировом рынке автоматизации производства за последние 10 лет составил около 6,6%; объем продаж в 2015 г. превысил 185 млрд. долл. США, а к 2024 г., по прогнозу, достигнет 352 млрд. долл. США.

Снижение стоимости роботов, компьютерных систем, аппаратных средств автоматизации (датчики, процессоры), программного обеспечения уменьшает затраты на переоснащение предприятий и становится основной причиной привлекательности инвестирования в автоматизацию промышленного производства. Так средняя цена робота в 2015 г., по сравнению с 2000 г., снизилась на 30%. В качестве примера можно привести показатели стоимости робота для точечной сварки: согласно данным Бостонской исследовательской компании (BSG) его стоимость снизилась на 27% - в среднем от 182 до 133 тыс. долл. США (по сравнению с 2005 г.). К 2025 г. ее снижение составит еще 22%. В ближайшее десятилетие более, чем на 20% ожидается снижение цен на аппаратное и программное обеспечение.

Динамика изменения структуры стоимости типового робота для точечной контактной сварки в автомобилестроении в США

Динамика изменения структуры стоимости типового робота для точечной контактной сварки в автомобилестроении в США приведена на рис. 1. К 2025 г. ожидается снижение затрат на внедрение роботов на производстве, уменьшение расходов на системную инженерию, т.к. в основном достигнуты преимущества онлайн программирования. За счет устранения защитных ограждений и датчиков будут сокращены затраты на периферийные устройства. Незначительно снизится стоимость самих роботов (включая программное обеспечение), поскольку она становится близка к издержкам на материалы, а объем их производства для автомобильной промышленности уже высок.

При снижении стоимости робототехнических систем в ближайшем будущем их производительность будет ежегодно возрастать примерно на 5%. Сейчас роботы выполняют более 10% всех производственных операций в промышленности, к 2025 г. этот показатель вырастет до 40%.

Приемлемая стоимость и производительность робототехники позволяют применять ее в малом и среднем бизнесе; это повысит производительность труда.

Дефицит рабочей силы, наблюдающийся на мировом рынке труда, также является весомой причиной внедрения робототехники в промышленности. По данным Американского сварочного общества дефицит сварщиков в США в 2020 г. составит около 290 тыс. рабочих и эти рабочие места будут замещены роботами. Согласно данным ARK Invest «Будущее автоматизации» к 2035 г. примерно половина рабочих мест в США будет автоматизирована и роботизирована. Это позволит увеличить добавочную стоимость труда, добавив 12 трилл. долл. США к общему реальному ВВП. Повышение производительности за счет автоматизации, окажет существенное влияние на экономический рост, причем реальный ВВП на одного рабочего в США удвоится с 113 тыс. долл. в 2013 г. до 236 тыс. долл. США в 2035 г. или в годовом исчислении на 3,4%.

Робототехника уже является экономически жизнеспособной альтернативой труда человека во многих отраслях промышленности США (рис. 2).

Успех в конкурентной борьбе на мировом рынке достигается за счет сокращения цикла производства продукта, быстрой смены линейки выпускаемой продукции, учета индивидуальных потребностей и пожеланий заказчика при производстве продукции. Все это требует быстрой адаптации, большей точности и согласованности на производственной линии, что сложно осуществить, используя труд рабочих, но становится возможным при автоматизации процесса производства, что также определяет увеличение потребности в универсальном и программируемом автоматизированном оборудовании. Одним из решений этих задач стало создание нового поколения робототехники - коллоборативной, направленной на совместную работу робота и человека, которая уже начинает вытеснять «изолированные» роботы. Современные исследования показывают, что совместная работа робота и человека на 80% продуктивнее, чем работа каждого по отдельности. Короботы - это новые роботы, созданные пионерами рынка (Baxter от компаний Rethink Robotics, Universal Robot) и мировыми лидерами - ABB, KUKA. Разработчики короботов доказали, что фактически любой современный робот можно превратить в сертифицированный коробот, полностью безопасный для человека - достаточно лишь перестроить его систему управления, научив ее «слушать» новые сенсоры.

Сегодня самым быстрорастущим сегментом мирового рынка робототехники является производство короботов, созданных Universal Robots в 2008 г. По прогнозу аналитиков он будет ежегодно увеличиваться на 50% и ожидается, что в 2020 г. его объем достигнет 3 млрд. долл. США.

В сегменте средств автоматизации наиболее динамично растет спрос на промышленные роботы (ПР), которые в структуре мирового рынка автоматизации составляют около 4%, а в структуре мирового рынка средств автоматизации на их долю приходится 17%. ПР выполняют технологические операции быстрее и точнее людей, обеспечивают повышение производительности и снижение общих издержек производства.

Динамика развития и роста дохода от продаж мирового рынка средств автоматизации за 2011— 2015 г. представлена в таблице 1.

Рост доходов от продаж в сегменте робототехники более чем на 40% превышает средний рост доходов от продаж в сегменте средств автоматизации и на 15% средний рост доходов на рынке автоматизации в целом.

По данным Международной федерации робототехники (IFR) с 2010 г. по 2015 г. средний ежегодный рост продаж ПР на мировом рынке составил 16%, среднегодовые продажи ПР выросли до 183 тыс. ед. Увеличение продаж почти на 60% свидетельствует о значительном росте спроса на ПР и инвестиций в их производство во всем мире. Стоимостной объем рынка ПР в 2015 г. по отношению к 2014 г. увеличился на 9% и достиг нового максимума—11,1 млрд. долл. США, а с учетом программного и аппаратного обеспечения - составил 35 млрд. долл. США (+15,5%).

Мировой парк ПР в 2015 г. превысил 1664 тыс. ед., но фактическая численность действующего парка ПР значительно больше, поскольку на практике большинство ПР успешно эксплуатируется и после истечения их нормативного срока службы (12-15 лет). По прогнозу IFR мировой парк ПР в 2019 г. составит 2,6 млн. ед. (+ 1млн. к 2015 г.).

Данные о количественном объеме ежегодных продаж и парке ПР в основных регионах мира в 2010, 2014 и 2015 гг., а также оценка на 2016 г. приведены в табл. 2.

Таблица 2. Количество ежегодных продаж и общий парк ПР всех типов и назначений в регионах мира в 2010-2016 гг., ед.

Мировыми лидерами применения ПР являются Китай, Республика Корея, Япония, а также США и Германия - их суммарная доля составляет более 75% мирового рынка.

За последние шесть лет использование ПР почти утроилось в основном за счет стран Азии. Рынок азиатского региона - крупнейший быстро растущий региональный рынок, который составляет более половины мирового рынка ПР.

В 2015 г. продажи ПР в азиатском регионе выросли на 20% и составили 156 тыс. ед. Китай лидирует по росту продаж как на региональном, так и мировом рынке ПР. В 2015 г. объем реализации ПР в Китае достиг 68,6 тыс. ед., что составило 44% всего объема продаж в Азии. В соответствии с данными China Robot Industry Alliance (CRIA) в Китае значительно выросло собственное производство ПР. Объем реализации ПР китайского производства на внутреннем рынке в 2015 г. увеличился на 29% и составил 20,4 тыс. ед., по сравнению с 2013 г. производство увеличилось более чем в 2 раза. Данные о динамике реализации в Китае ПР национального и зарубежного производства представлены на рис. 3.

В 2015 г. продолжился тренд роста продаж ПР и в др. странах азиатского региона - Республике Корея (+55%; 38,3 тыс. ед.), Японии (+20%; 35,0 тыс. ед.), Тайване (+4%; 7,2 тыс. ед.) и др.

На европейском рынке в 2015 г. объемы продаж ПР выросли на 10%. Основными его сегментами являются Германия (20,1 тыс. ед.), Италия (6,7 тыс. ед.) и Испания (3,8 тыс. ед.). Важным ре¬гиональным рынком ПР является Северная Америка. Объемы продаж в США выросли на 3% и составили 27,5 тыс. ед., а в Мексике - увеличились в два раза и составили 5,5 тыс. ед.

На. рис. 4 приведены данные о ежегодно устанавливаемых ПР в течение 2013-2015 гг. в отраслях - основных потребителях ПР в мире.

Количество ежегодно устанавливаемых промышленных роботов за 2013-2015 гг. в отраслях - основных потребителях ПР в мире

Суммарно более 70% всех продаж ПР приходится на отрасли автомобилестроения, электротехническую и металлообрабатывающую промышленность. Основной потребитель ПР и главная движущая сила развития современной робототехники - автомобилестроение, доля которого составляет более 40% всех продаж ПР в мире. В 2015 г. в отрасли было установлено 97,5 тыс. роботов, что является новым рекордом за последние пять лет.

Динамика доли продаж промышленных роботов в 2005-2015 гг. в автомобилестроении и др. отраслях машиностроения

Динамика доли продаж ПР в автомобилестроении и др. отраслях машиностроения в 2005-2015 гг. приведена на рис. 5.

С каждым годом непрерывно растет число «профессий», которые успешно осваивают роботы. Если в начале XXI века в автомобилестроении роботы были задействованы в технологическом цикле в 45% всех операций, то, согласно данным IFR, к началу 2013 г. этот показатель составил более 80%.

В наибольшей степени предприятия автомобилестроения роботизированы в Японии, Республике Корее, Германии и США.

Значительно возросло потребление ПР и в электротехнической/электронной промышленности: при производстве компьютеров, медицинских, прецизионных и оптических инструментов, телекоммуникационного оборудования и др. продукции. В 2015 г. объемы реализации ПР в этой отрасли увеличились на 41% и достигли нового пика - 64,6 тыс.ед. Высокий уровень роботизации электронной промышленности наблюдается в Японии и Республике Корея.

В металлообрабатывающих отраслях промышленности в 2015 г. также был отмечен значительный рост продаж ПР (+39%).

Несмотря на значительный рост рынка ПР средний уровень автоматизации промышленного производства в мире остается достаточно низким. В 2015 г. среднемировой показатель «плотности» роботов (количество ПР на 10 тыс. занятых в промышленном производстве) составил 55 ед. По показателю «плотности» ПР Республика Корея (478 ед.), Япония (314 ед.) и Германия (292 ед.) относятся к числу стран, промышленное производство которых в наибольшей степени автоматизировано.

«Плотности» промышленных роботов в ряде стран в 2015 г. в автомобилестроении и отраслях общего машиностроения

Наблюдается значительное отставание в уровне роботизации отраслей общего машиностроения по сравнению с автомобилестроением. В промышленно развитых странах уровень роботизации отраслей общего машиностроения в 7-8 раз меньше чем в автомобилестроении, странах БРИК - в 19 раз, что является стимулом и потенциалом развития рынка робототехники в этих регионах. Показатели уровня роботизации в автомобилестроении и отраслях общего машиностроения в ряде стран мира в 2015 г. приведены на рис. 6.

Эксперты компании KUKA, используя данные IFR, оценили уровень роботизации отраслей общего машиностроения в десяти странах/ регионах мира, в которых сосредоточено 80% мирового рынка отраслей общего машиностроения, по объему продаж ПР в 2013 г. Результаты проведенного анализа показывают (рис. 7), что в промышленно развитых и развивающихся странах в большинстве отраслей общего машиностроения имеется значительный потенциал для роста рынка ПР.

Наибольшим спросом на мировом рынке ПР пользуются роботы для обработки материалов: их доля составляет 38% мирового парка ПР и включает роботы для процессов литья, термической обработки, штамповки/ ковки.

Роботы для осуществления процесса сборки составляют около 10%, нанесения покрытий - 4%, специальных процессов (лазерная и плазменная резка, гидроабразивная резка и др.) - 2% мирового парка ПР (рис. 8).

В рамках глобального исследования рынка робототехники компания BSG прогнозирует среднегодовые темпы его роста в 10,4% до 2025 г., в т.ч. порядка 10,1% годового роста продаж роботов в производстве: для сварочных, сборочных, покрасочных, погрузочно-разгрузочных и др. видов работ. Объем продаж вырастет с 5,8 млрд. долл. (в 2010 г.) до 24,4 млрд. долл. США (в 2025 г.). Таким образом, данный сегмент робототехники, несмотря на меньшие темпы роста, сохранит за собой большую долю этого рынка. Порядка 8,1% годового роста продаж приходится на роботы, используемые для военных целей - в первую очередь беспилотные летательные аппараты, военные экзоскелеты, подводные аппараты и наземные транспортные средства. Объем их продаж к 2025 г. увеличится до 16,5 млрд. долл. США. Например, в России доля военных роботов составляет около 50% всего парка ПР.

Оценка уровня роботизации отраслей общего машиностроения в 10-ти регионах мира по объему годовых продаж промышленных роботов.

По оценке IFR и ряда аналитических компаний сварочные роботы составляют 25-30% мирового парка ПР или около 500 тыс. ед. Это преимущественно роботы для дуговой и точечной сварки, доля которых как в количественном, так и в стоимостном выражении в структуре мирового рынка сварочных роботов составляет около 50%. На европейском и американском рынке доминируют роботы для точечной сварки (около 70%), на рынках стран Азии - роботы для дуговой сварки (60-70%).

Объем мирового рынка сварочной техники в 2016 г. достиг 24,2 млрд. долл. США. В ближайшие пять лет ожидается средний ежегодный рост рынка на 5,6%. В его структуре сегмент роботизированного сварочного оборудования составляет около 12% (2,8 млрд. долл. США), при этом ожидается, что средний ежегодный рост составит около 7%.

Почти 60% продаж мирового рынка сварочных роботов приходится на страны азиатского региона (на Китай - 21%), Европу и Северную Америку - 18 и 23%, соответственно. Доля сварочных роботов в структуре продаж на национальных рынка ПР колеблется от 20% в Малайзии до 62% в Индии. В Китае этот показатель в 2015 г. составил 36%, Бразилии - 38%, России - 24%.

По данным издания The Japan Welding News for the World в 2015 г. в мире было установлено более 59 тыс. сварочных роботов: 52% - для контактной сварки, 48% - для дуговой сварки. Данные о рынке сварочных роботов в 2015 г. приведены в табл.3.

Мировой рынок сварочных роботов находится на подъеме и демонстрирует в последние годы постоянный рост, чему в значительной степени способствуют высокие темпы роста отрасли автомобилестроения в Индии и Китае. Наблюдается значительный спрос на сварочные роботы в отрасли общего машиностроения.

Перемещение мирового промышленного производства в азиатский регион способствовало снижению цен на сварочные роботы в перспективе. Это позволяет сократить время окупаемости роботизации процессов сварки и способствует увеличению применения сварочных роботов на предприятиях малого и среднего бизнеса.

Оснащение современных сварочных роботов системами слежения (машинного зрения) позволяет осуществлять постоянный мониторинг и контроль параметров сварки. Широкое распространение получила интеграция в робототехнические системы для дуговой сварки 3D визуальных систем контроля. В долгосрочной перспективе прогнозируется значительный рост доходов в секторе роботов для дуговой сварки в отрасли общего машиностроения, где ручная и механизированная сварка все чаще заменяются роботизированной.

Поддержание рентабельности в условиях снижения стоимости сварочных роботов стало сегодня серьезной проблемой для производителей ПР во всем мире. Цена становится основным критерием для клиентов при выборе сварочных роботов. Производителям робототехники приходится активнее сотрудничать с разработчиками систем автоматизации производственных процессов, разрабатывать индивидуальные решения в соответствии с требованиями конечных пользователей.

Для повышения совместимости различных компонентов, участвующих в технологическом процессе сварки, производители сварочных роботов устанавливают более тесные отношения с поставщиками сварочной техники. Сегодня на рынке ПР все большим спросом пользуются гибкие и адаптивные роботы, подходящие для смешанных и многоцелевых производственных линий.

Постоянная работа по совершенствованию и разработке принципиально новых конструкций ПР в сотрудничестве с разработчиками позволила существенно улучшить технико-экономические показатели ПР. Примером этого может служить приведенное в табл. 4 сопоставление некоторых технико-экономических показателей ПР, разработанных компанией KUKA в 2000 и 2010 гг. по сравнению с 1980 г.

Промышленные роботы сегодня являются ключевым элементом революционных преобразований производства. Функции, выполняемые ПР, уже давно вышли за пределы выполнения традиционных повторяющихся задач. Новому поколению ПР присущи такие чисто «человеческие» черты и возможности как разум, ловкость, память, обучаемость и распознавание объектов. Уменьшение размеров, повышение быстродействия, снижение стоимости ПР с одной стороны и необходимость повышения качества, производительности и гибкости производства стали основными факторами роста спроса на робототехнику, расширение областей ее применил, которое отмечается во всех отраслях промышленности по всему миру.

Робототехника дает возможность революционным образом изменить процесс промышленного производства, способствует комплексному решению задач улучшения качества и повышения производительности, экономии материальных, энергетических и людских ресурсов на новом технологическом уровне. Зачастую применение роботов - это сегодня единственно верный способ выживания в условиях конкуренции не только крупносерийного, но уже среднего и малого производства. Применение ПР уже не прерогатива только крупных индустриальных корпораций; адекватная цена и гибкость построения РТК позволяют применять их не только при производстве промышленно-поточным методом, но также на небольших и средних предприятиях.

Читайте также: