Производитель сварочных роботов — решения для промышленной роботизированной сварки от Zhouxiang

Крупные компании в сфере робототехники, такие как FANUC, KUKA, Yaskawa Motoman и ABB, конкурируют на рынке сварочных роботов с производителями, специализирующимися на сварке, такими как Lincoln Electric, ESAB и Zhouxiang. Разница заключается в охвате поставки: FANUC и KUKA продают манипуляторы роботов, которые интеграторы затем встраивают в роботизированные сварочные ячейки, а производители, такие как Zhouxiang, поставляют готовые к запуску системы роботизированной сварки. В них робот, сварочные приспособления, система слежения за сварным швом, источник сварочного тока и рельсовый путь или портал спроектированы как единый комплекс. Если у вас есть собственные возможности для интеграции, можно приобрести только манипулятор робота. Если вам нужна система, готовая к сварке с первого дня, выбирайте производителя, который поставляет полностью укомплектованные ячейки.

В зависимости от конфигурации заложите в бюджет $35 000–$320 000. Базовый коллаборативный робот с магнитным основанием для работы на верфи стоит примерно $35 000–$55 000. Система на рельсовой направляющей с программированием без обучения вручную и слежением за сварным швом обойдётся в $55 000–$110,000. Полноценный портал с системой машинного зрения 3D, двумя роботами и пролётом 5-meter стоит $180 000–$320 000. Учтите, что на сам манипулятор робота часто приходится лишь 30–40 % стоимости всей системы: остальное составляют сварочные приспособления, позиционеры, источники сварочного тока, защитные ограждения и интеграция.

Размером, скоростью и способом программирования. Промышленный сварочный робот работает за защитным ограждением на полной скорости; его программируют с помощью пульта обучения или офлайн-программного обеспечения. Коллаборативному роботу ограждение не требуется: он движется медленнее, а программу задают, вручную перемещая манипулятор вдоль траектории сварки. Выбирайте коллаборативный робот для мелкосерийных и разнообразных работ на верфи или в производственном цехе. Промышленный робот подойдёт для специализированных линий, где за смену выполняют сотни одинаковых сварных швов.

В большинстве систем роботизированной сварки основным способом служит GMAW (MIG/MAG): автоматическая подача проволоки и стабильные характеристики дуги делают этот процесс самым простым для автоматизации. Роботизированная GTAW (TIG) подходит для тонкостенных изделий и ответственных соединений, где важны низкий уровень разбрызгивания и точность. Роботы для контактной точечной сварки широко применяются на линиях производства кузовов автомобилей. Роботы для плазменной сварки работают с более толстой нержавеющей сталью и сплавами. Лазерная сварка роботами обеспечивает минимальную зону термического влияния при точной сварке тонколистовых материалов. В большинстве современных систем можно переключаться между способами сварки, заменив сварочную горелку и набор параметров.

Ведущая отрасль рынка — производство металлоконструкций: при изготовлении двутавровых балок, колонн и листовых сборок требуется выполнять большие объёмы повторяющихся угловых швов, с чем роботы справляются быстрее сварщиков. В судостроении портальные системы и коллаборативные роботы используют для сварки панелей корпуса, переборок и секций палубы. Автоматизация сварки также широко применяется при строительстве мостов, производстве энергетического оборудования (баки трансформаторов, рамы распределительных устройств) и изготовлении автомобилей. Внедрение особенно целесообразно там, где ежемесячно выпускают более 100 одинаковых сварных сборок.

Начните с трёх вопросов. Первый: какова длина самого длинного сварного шва? От этого зависят длина рельсового пути или пролёт портала. Второй: каков размер партии и насколько разнообразны изделия? Для крупносерийного производства с небольшим ассортиментом подойдёт специализированная ячейка на рельсовой направляющей или роботизированный сварочный пост. Для мелкосерийного производства с широким ассортиментом лучше выбрать коллаборативного робота или систему с программированием без обучения вручную и офлайн-программированием. Третий: сколько места на полу и есть ли доступ для крана? Консольные роботы подвешиваются сверху, оставляя свободное место для загрузки. Подбирайте радиус действия и грузоподъёмность робота с учётом максимальной толщины листа и наиболее распространённой геометрии соединений.

Главное практическое ограничение — точность сборки. Сварочный робот рассчитан на то, что детали расположены примерно в пределах ±1.5 мм от запрограммированной траектории. Если прихватки смещены сильнее, робот может пройти мимо соединения или прожечь металл. Поэтому точность резки и сборки на предыдущих этапах должна быть выше, чем при ручной сварке. Кроме того, роботы окупаются при повторяющемся производстве. Если вы изготавливаете уникальные изделия, каждое из которых требует 20 разных настроек соединений, время на программирование может не оправдать вложений.

Это зависит от системы. На освоение программирования с пульта уходит 2–4 недели. Системы, не требующие обучения вручную, сокращают этот срок до нескольких часов: достаточно загрузить 3D-модель, и программа построит траекторию. Коллаборативные роботы осваиваются быстрее всего: один раз вручную проведите манипулятор по траектории сварки и нажмите кнопку запуска.

Проверьте наличие сертификата системы менеджмента качества ISO 9001, маркировки CE для соответствия требованиям европейского рынка и сертификата ISO 3834, подтверждающего выполнение требований к качеству сварки. Если продукция должна соответствовать нормам сварки металлоконструкций, убедитесь, что системы производителя обеспечивают сварные швы, соответствующие AWS D1.1, EN 1090 или эквивалентным стандартам. Важно также наличие сертификатов, необходимых на вашем экспортном рынке (CU-TR для России и стран СНГ, BV или DNV для морского применения). Портфель патентов производителя указывает на реальные инвестиции в исследования и разработки, а не только на сборку компонентов сторонних поставщиков.

Большинство производителей металлоконструкций сообщают об окупаемости за 12–18 месяцев при замене двух постов ручной сварки одной роботизированной ячейкой. Вот за счёт чего это достигается: робот работает в две или три смены без сверхурочной оплаты, сваривает прямые швы в 3–5 раз быстрее и расходует на 10–18 % меньше проволоки, поскольку не выходит за пределы катета углового шва. Доля изделий, требующих доработки, снижается с обычных 5–10 % брака до уровня менее 2 %, поскольку каждый проход выполняется одинаково. Расход защитного газа уменьшается на 15–25 % благодаря более высокой скорости перемещения и точному контролю параметров. Что касается затрат на труд, один оператор, управляющий двумя роботизированными ячейками, заменяет четырёх-шестерых сварщиков ручной сварки, экономя более $100 000 в год с учётом всех затрат на оплату труда по ставкам Северной Америки или Европы. На предприятиях с крупносерийным производством более 200 одинаковых сборок в месяц окупаемость часто наступает примерно за 10 месяцев. На верфях и предприятиях по изготовлению мостовых конструкций она немного дольше — 14–20 месяцев — из-за меньшей повторяемости операций, но нехватка квалифицированных сварщиков в этих отраслях всё равно делает вложения выгодными.

Как минимум: удалённая диагностика в течение 24 часов, поставка запасных частей в течение 48 часов и выезд сервисного специалиста в течение 72 часов при критических неисправностях. Хороший производитель также обучает операторов на вашем предприятии, проводит пусконаладочные работы с инженером по применению оборудования на площадке и помогает удалённо программировать систему для новых изделий. Проверьте условия стандартной гарантии: 2 года на механические компоненты и 1 год на расходные детали — разумный ориентир.

Полная автоматизация уже стала стандартом при серийной сварке: на автомобильных линиях производства кузовов за цикл выполняют сотни точечных сварных соединений без участия человека. В производстве металлоконструкций и тяжёлых изделий курс взят на адаптивную сварку с системой машинного зрения 3D и слежением за сварным швом: она учитывает различия между деталями без повторного обучения вручную. При этом квалифицированные сварщики по-прежнему необходимы для оценки точности сборки и качества, поиска неисправностей в сварочных приспособлениях и выполнения сложных соединений, которые слишком нестандартны или редки для программирования. На практике сварщики переходят от ручного управления сварочной горелкой к управлению роботизированными ячейками и решению задач, с которыми машины не справляются.