如今机器人控制器比寻找合格的焊工更容易编程和使用
对机器人焊接感兴趣，尤其是对自动化成本的合理性可能更合理的小型车间由于车间被要求焊接具有挑战性的金属，一个症结点的数量正在增加。采用机器人自动化焊接单元的决定每天都变得越来越容易。有许多制造因素会影响该决定，包括质量、生产率和焊缝的一致性。然而，今天的关键驱动因素是缺乏熟练的焊工来满足大大小小的商店的需求。虽然乍一看，商店可能会因为成本高昂和机器人难以编程而望而却步，但他们很快就会了解到机器人控制是编程比以往任何时候都更容易，从长远来看，培训某人操作机器人比寻找合格的焊工并支持他们的人类健康、安全和就业成本更容易。
“公司通常投资焊接自动化以加快焊接过程，获得更一致的焊接质量和/或降低成本，”ITW Welding 分部 Tregaskiss 技术支持专家 Tom Whitter 说。该过程还可以通过加快产品的完成和交付速度，使公司在竞争中脱颖而出。对于大批量需求和低变化零件的公司，机器人焊接可以成为其生产计划的重要组成部分。生产小批量、多品种零件的小公司也能从中受益，但他们可能需要更灵活的工具和更多的编程时间来适应多种类型的产品。”
机器人焊接
“我们开始了看到一般工业对焊接自动化产生了更多兴趣，这主要是由于缺乏熟练的焊工，更不用说对质量和生产率的显着好处，”伊萨焊接和切割产品机器人自动化产品经理 Jimmy Howell 说（南卡罗来纳州佛罗伦萨）。由于要求车间焊接具有挑战性的金属，人们对机器人焊接的兴趣正在增加，尤其是小型车间，自动化成本的合理性可能更成问题。
“材料是变化——汽车行业是要减轻汽车重量，还是要满足更严格的防锈规定。合金变得越来越薄，越来越难与镀锌和热浸镀锌等涂层进行焊接，这使焊接过程变得复杂，”Howell 说。 “此外，客户期望焊缝没有飞溅、更清洁、更均匀。”
对于焊接更薄、更硬的金属，ESAB’s Swift Arc Transfer (SAT) 高进给焊丝工艺可产生具有均匀宽焊缝轮廓的深焊缝渗透。 “我们的行进速度如此之高，以至于我们实际上减少了热输入，进而生产出更好的零件，焊接变形更少，热飞溅也更少，”Howell 说。为了满足对焊接铝和稀有稀有合金的日益增长的需求，伊萨的双工艺 Super Pulse 旨在提供“一种真正灵活的解决方案，通过修改焊接稀有稀有金属的前景和背景参数来控制电弧，”Howell 说。 “我们可以设置前景和背景的持续时间，然后我们可以控制它是脉冲-脉冲，脉冲-短弧，脉冲-喷弧，短弧-短弧，短弧-喷弧，并改变持续时间每个过程的时间，”Howell 说。
有了 KUKA 的第四代 KRC4 控制器，教别人焊接比教他们操作机器人要难得多。为了为其客户的机器人单元开发程序和编程，ESAB 与其在北美的机器人合作伙伴 KUKA Robotics Corp.（密歇根州谢尔比镇）密切合作。“我们与 KUKA 合作是因为第四代 KUKA KRC4 的简单性控制器，”Howell 说。“如果你让它变得足够简单，任何人都可以对机器人进行编程，而 KUKA 已经用他们的 KRC4 控制器做到了这一点。教别人焊接比教他们操作机器人要难得多。有了 KUKA 机器人控制，用户可以让焊工成为机器人程序员，创造更高技术能力的工作，并为他们提供公司发展的途径。焊工正在接受它，管理层喜欢更好的生产力、质量，当然还有投资回报率， ”豪说ll.
对机器人进行编程涉及通过实际驱动机器人从一个点到另一个点进行示教和回放，使用加号或减号键或在 KRC4 控制器的情况下使用操纵杆，从下拉列表中进行选择框并在每个点输入命令。 “操作员无需记住任何代码，我们的焊机可以保存 255 个程序，可以调用这些程序以始终如一地焊接各种零件，”Howell 说。带有 ESAB Aristo 焊接机的 KUKA 机器人还能够制作一个数据集，其中所有焊接信息（包括行进速度和摆动参数）都在同一个文件中。这意味着使用 ESAB/KUKA 组合可以轻松地将一个良好的焊缝复制到一个零件上的另一个焊缝或复制到另一个零件上或复制到另一个工厂。
但是，要记住一件事，Howell 说，“机器人的一致性是既是好事，也可能是坏事。如果你编程错误，它会运行每个零件错误，产生坏零件。如果程序符合焊接规范，您每次都将获得始终如一的良好质量。 KUKA 公布了路径精度数据，这是弧焊中最重要的考虑因素，以确保每次都能获得最佳焊接宽度并避免浪费焊丝。”
机器人焊接升降机业务，小型商店
根据 Miller Electric Mfg. Co. 自动化销售专家 Kevin Summers 的说法，在当今先进的制造环境中，焊接自动化对大型车间尤其是小型车间的积极影响再及时不过了，特别是因为缺乏熟练的焊工。阿普尔顿，威斯康星州）。 “将机器人安装到位的承诺通常是生产率提高 3 比 1，或者在最坏的情况下提高 2 比 1——只要您将可重复的零件呈现给这个高度可重复的过程，质量就会有一定的提高，” Summers 说。
“机器人焊接解放了钥匙，技能高超的车间人员l 做其他难度更大的操作。技术水平较低的工人可以处理装载、卸载、定位和装配。企业主，尤其是小商店的企业主，可以建立自己的企业、雇用新员工、添加新的制造设备并寻求新的商机，因为机器人焊接的吞吐量具有一致性和增加量。”
Miller 提供松下机器人，Summers 说，它是专门作为焊接机器人开发的，并且被恰当地命名为：弧焊机器人系统，或 TAWERS。 “TAWERS 使我们能够通过焊机的波形控制提供机器人的位置数据。焊接电源和机器人大脑已合并为一个单元，因此通信没有延迟，机器人可以与焊工共享位置数据。这意味着当我将薄构件焊接到厚构件时，我可以在机器人在 t 之间摆动时即时调整波形hin 和厚片。”
使用当今的机器人焊接系统，如 Miller PerformArc 焊接单元，公司越来越能够获得提高质量和生产率的好处，即使在面临熟练劳动力短缺的问题。松下机器人的编程是使用熟悉的基于 Windows 的语言完成的。 “如果操作员有一定的焊接背景，他只需考虑如何手动进行焊接。我将如何放置手电筒？我的枪角会是什么样子？尖端到工件的距离需要是多少？他只需将机器人手臂逐点移动到该方向即可。我们机器人的独特功能使他能够以数字方式查看工作角度、割炬角度、推动角度或拉动角度——所有这些都可视化显示。它消除了猜测编程，”萨默斯说。 “使用 Weld Navigator 功能允许输入有关焊缝类型、所需材料厚度的变量，机器人将根据材料厚度和接头尺寸自动计算所需的行进速度、电压和电流强度。”
Summers 说，焊接较薄的金属和涂有抗腐蚀涂层的金属对控制进料输入是一个挑战，而装配始终是一个挑战。 “如果关节每次都不在同一个位置，结果将不一致。例如，为了焊接更薄的金属，我们的 Active Wire Process 技术结合了向前和向后焊丝的机械进给，焊丝像缝纫机针一样进进出出。我们将该运动与波形控制相结合，焊接越来越薄的材料，绝对没有飞溅。”供应商全力以赴推出交钥匙解决方案
“我们有各种各样的客户OTC DAIHEN（俄亥俄州蒂普市）的技术运营经理 Todd Griffieth 说：“我们的团队包括汽车、轻工业和重工业、石油和天然气以及铝应用，而这些应用恰好是我们机器人焊接的专长。” p>
“作为交钥匙解决方案提供商，我们提出符合客户要求的解决方案，并对其整体性能负责，因为系统中的一切都带有我们的名字。我们的设备涵盖焊接自动化和自动化技术的各个方面，包括机器人机械手和控制器、定位器、电源、焊炬、送丝机和传感器，”Griffieth 说。
“对定制和预设计解决方案的需求高，客户喜欢单一来源和单一供应商的想法，负责从薄规格钢到厚板的机器人焊接应用。铝是最具挑战性的应用之一，因为人们期望它的外观能够关键在于焊接质量，因此我们最大限度地减少了返工，提供无飞溅或减少飞溅的焊接，并且最大限度地减少或完全消除了对二次加工（如打磨和钢丝刷清理）的需求，”Griffieth 说。
OTC DAIHEN 提供七种主要类型的机器人设备，根据客户应用所需的投资和复杂程度进行区分。所有平台都倾向于在单元配置中工作，从 ECO-ARC 200 开始，为首次使用的客户提供最少的投资，但具有所有安全措施、固定工作台和自动化。 “我们从那里开始构建模块化时尚，根据需要替换工作台、主轴箱和定位器。我们围绕所有可能的解决方案进行设计，并允许将零件呈现给操作员而不是操作员移动到零件。我们的 DT-ARC 500 双耳轴单元是一个高度灵活的机器人单元，具有各种占地面积，包括双工位设置，可以根据需要变大。这不是像某些系统那样的盒式电池。它独立安装在地板上，需要安全围栏。 DT-ARC 具有高度可配置性，最多可处理三个工作站，”Griffieth 说。
承诺支持所需的焊接单元
因为机器人焊接系统代表了对设备的大量投资，它们需要仔细注意电池各方面的性能。没有两个电池是相同的，但每个电池都经过选择以满足零件的特定要求。 “大批量和小批量生产的重要考虑因素是确保要焊接的零件适合自动焊接工艺。机器人焊接系统依靠一致的部件来提供一致的结果。已经或计划实施机器人焊接系统的公司需要确保零件简单且可重复。间隙的存在、装配不良或关节通路不良可能会导致Tregaskiss 的 Tom Whitter 说：“这对机器人焊接系统所追求的高质量产生了极大的负面影响。”从细胞中退出。 “公司必须评估导致零件进入单元的每项活动，确保零件供应与机器人的循环时间相匹配，并评估零件离开后的处理步骤。在某些情况下，可能需要更改零件在上游制造和下游完成的方式（例如精加工、喷漆等），以建立良好的工作流程。公司还应设法消除非增值活动，包括过度提升或搬运零件，并避免多次往返堆放产品或其他类似活动，”Whitter 说。
机器人焊接系统增加了另一个有利条件元素鉴于查找的难度荷兰国际集团合格的焊工。他们可以容忍更多的散列工作环境。 “与半自动焊接操作相比，自动焊接系统通常在更高的电流强度和更长的工作周期下运行——与人类操作员相比，机器人可以承受更长的起弧时间和热量。
这文章首次发表于 2015 年 10 月版的《制造工程》杂志。
