در این بخش قصد داریم درمورد ربات جوشکاری ، انواع و کاربرد و همچنین عملکرد هریکی مطالبی را در اختیارتان قرار دهیم .
مختصری از تاریخچه ربات ها
جوشکاری توسط ربات‌ها یک کاربرد نسبتاً جدید رباتیک است. ربات‌ها برای اولین بار در دهه 1960 در ایالات متحده معرفی شدند. اما استفاده از ربات ها در جوشکاری از دهه 1980 شروع شد. درست زمانی که صنعت خودروسازی شروع به استفاده گسترده از ربات‌ها برای جوشکاری کرد. از آن زمان تعداد ربات‌های مورد استفاده در صنعت بسیار افزایش یافته‌است. در سال 2005، بیش از 120000 ربات در صنعت آمریکای شمالی مورد استفاده قرارگرفت که حدود نیمی از آنها برای جوشکاری بودند.
جوشکاری رباتی اخیراً به سرعت شروع به رشد کرده‌است و در حال حاضر حدود 20 درصد از کاربردهای ربات صنعتی را شامل می‌شود. اجزای اصلی ربات‌های جوشکاری شامل قوس الکتریکی، manipulator یا واحد مکانیکی و کنترل‌کننده است که به عنوان “مغز” ربات‌ها عمل‌می‌کند. manipulator چیزی‌است که ربات را به حرکت وا می‌دارد.طراحی این سیستم‌ها را می‌توان به چندین نوع رایج مانند SCARA و ربات مختصات دکارتی دسته‌بندی کرد که از سیستم‌های مختصات مختلفی برای هدایت بازوهای دستگاه استفاده می‌کنند. ربات ممکن است یک موقعیت از پیش برنامه ریزی شده را جوش‌دهد. این فناوری کمک میکند تا دقت، قابلیت تکرار کارها و توان عملیاتی افزایش یابد. در واقع یک ربات جوشکاری می‌تواند کار چندین جوشکار انسانی را انجام‌دهد. به عنوان مثال، در جوشکاری با قوس الکتریکی، که جرقه‌های بسیار داغ همراه با دود تولیدمی‌کند، یک جوشکار انسانی می‌تواند تقریباً 30درصد مواقع مشعل خود را روی کار نگه‌دارد. برای ربات‌ها ، این مقدار حدود 90 درصد است.
جوش دستی در مقابل جوش رباتیک
همانطور که از نام آن مشخص است، جوش رباتیک، اتوماسیون جوشکاری است که از بازوی ربات جوشکاری برای جوش استفاده‌می‌کند. در این نوع جوشکاری، ربات مشعل را در امتداد محل اتصال حرکت‌می‌دهد تا قطعات را به هم جوش‌دهد. ربات های جوشکار اکنون می‌توانند انواع مختلفی از فرآیندهای جوشکاری را با استفاده از ابزارهای جوشکاری پیشرفته انجام‌دهند. دو نوع جوش رباتیک وجود دارد: اتوماتیک و نیمه اتوماتیک.
در یک سیستم جوشکاری اتوماتیک، قطعات در یک نوار نقاله یا یک خشاب تغذیه می‌شوند. سپس آنها را در موقعیتی قرارمی‌دهند تا ربات بتواند جوش دهد. در یک سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک، یک اپراتور وارد سلول ربات می‌شود و جوش تکمیل‌شده را خارج‌می‌کند. سپس اپراتور قطعات بعدی را برای جوشکاری ربات قرارمی‌دهد. در مقایسه با جوشکاری دستی، جوشکاری رباتیک سریعتر و بهره وری بالاتری دارد. این به این دلیل است که ربات نیازی به استراحت ندارد.
نگاهی گذرا به نحوه توسعه جوشکاری با ربات
George Devol اولین ربات قابل برنامه ریزی را در سال 1954 اختراع‌کرد. او بعدها اولین ربات صنعتی جهان را ساخت. پس از آن، اولین شرکت روباتی Unimation را تأسیس کرد. در این شرکت، Devol و همکارانش اولین ربات صنعتی را ایجادکردند. اسمش را Unimate گذاشتند.کارخانه خودروسازی جنرال موتورز (GM) از Unimate در کارخانه خود در نیوجرسی استفاده کرد. این ربات جوشکاری نقطه ای انجام می‌داد و قالب‌های ریخته‌گری استخراج می‌کرد. پس از آزمایش اولیه، بررسی مثبت محبوبیت ربات جوشکاری در سراسر جهان گسترش یافت. در سال 1978 او با پول جنرال موتورز، Unimation ماشین جهانی قابل برنامه ریزی برای مونتاژ (PUMA) را ساخت. این دستگاه هنوز هم در حال استفاده است.
در دهه 1980 صنعت روبات‌های صنعتی رشدکرد و شرکت‌ها هر ماه ماشین‌های جوشکاری رباتیک جدیدی ارائه می‌کردند. طراحی ربات ها از آن زمان تاکنون به پیشرفت خود ادامه داده است. رابط های رباتیک توسعه یافتند و طرح‌ها بسیار ساده‌تر شدند. از روبات‌های صنعتی، روبات‌های کوچک‌تر با نام های همبات یا همرُبات یا ربات همکار (Cobots) برای کار در کنار انسان‌ها اختراع‌شدند. برنامه نویسی کوبات‌ها آسان تر و ایمن تر از همتایان صنعتی خود است.
Cobots
مزایای استفاده از ربات های جوشکاری
1-بهره وری بیشتر
2- کیفیت پایدار
3- کاهش ضایعات و مواد مصرفی
بهره وری بیشتر
جوشکارهای رباتیک کار را سریعتر و کارآمدتر انجام‌می‌دهند. آنها همچنین در مقایسه با نیروی انسانی اشتباهات کمتری مرتکب‌می‌شوند. آنها می‌توانند تا 85 درصد کارایی را در مقایسه با 20 درصد نیروی انسانی ماهر داشته باشند.
ربات‌ها خستگی ناپذیرند و نیاز به استراحت ندارند. آنها می‌توانند هرروز جوش‌هایی با همان کیفیت تولیدکنند.
کیفیت پایدار
ربات ها دچار حواس پرتی نمیشوند. آنها می‌توانند سرعت جوش، جریان و سایر متغیرها را ثابت نگه‌دارند. به همین دلیل، آنها می‌توانند هر بار با کیفیت بسیار بالایی جوش ارائه دهند. استفاده از ربات های جوشکاری برای پروژه های جوشکاری که نیازمند الزامات کیفی سختگیرانه هستند بسیار ایده آل است.
کاهش ضایعات و مواد مصرفی
ربات‌های جوشکار، بسیاری از اشتباهات جوشکاری را که از جوشکاری انسان ناشی می‌شود،حذف‌می‌کنند. این به این دلیل است که روبات‌ها خسته نمیشوند و مشکلاتی را که خستگی می‌تواند به همراه داشته باشد به همراه ندارند. ربات های جوشکاری بدون توجه به شرایط، همان کیفیت جوش را ارائه‌می‌دهند. همچنین کاهش ضایعات، در مشاغل باارزش تر مدیریت مالی بهتری را فراهم میکند.
جوشکارهای رباتیک بسیار کارآمد هستند تا بتوانند از مواد مصرفی مانند پرکننده‌ها به طور موثرتری استفاده‌کنند. این کارآیی میزان ضایعات تولیدی را کاهش‌می‌دهد. نازل ها نیز یکی دیگر از مواد مصرفی هستند که جوشکاران رباتیک از آن به صرفه استفاده می‌کنند و طول عمر آنها را افزایش‌می‌دهند. باعث می‌شوند مواد مصرفی کمتری خریداری شود و در هزینه‌ها صرفه جویی می‌شود.
محدودیت های ربات های جوشکاری
برنامه نویسی و آموزش ربات ها
بیشتر ربات‌های صنعتی به مهارت‌های پیچیده برنامه نویسی نیازدارند. بنابراین ممکن‌است لازم‌باشد مجموعه جدیدی از برنامه نویسان را برای برنامه نویسی ربات استخدام کنید. شما همچنین به دوره‌های آموزشی تخصصی و ایمنی نیاز دارید. این دوره ها برای آشنایی با نحوه کار ایمن با روبات‌ها است. یکپارچه‌سازهای رباتیک می‌توانند به شما در نصب ربات‌های صنعتی کمک کنند.
سرمایه گذاری اولیه
ربات‌های جوشکاری به سرمایه‌گذاری قابل توجهی برای شروع نیازدارند. هم در ماشین‌آلات، هم در زمینه‌های آموزشی. با این حال، در صورت استفاده صحیح، ربات‌ها می‌توانند هزینه خود را در بازه زمانی یک تا سه سال بازگردانند. اگر می‌خواهید بدانید چه مدت می‌توانید سرمایه خود را پس بگیرید، می‌توانید از ماشین‌حساب برگشت سرمایه (ROI) جوشکار رباتیک آنلاین استفاده کنید. این به شما می گوید که آیا ارزش سرمایه گذاری را دارد یا خیر.
انواع ربات های جوشکاری
برندهای زیادی از جوشکارهای رباتیک در بازار وجود دارد که در ادامه به معرفی آنها میپردازیم .
انواع مختلف ربات جوشکاری عبارتند از:
- ربات های جوشکاری نقطه ای مقاومتی
- ربات‌های جوشکاری همکار
- ربات‌های‌جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW)
- جوشکاری قوس فلزی رباتیک گازی (GMAW/MIG)
- جوشکاری قوسی تنگستن با گاز رباتیک (GTAW/TIG)
- ربات جوش لیزری
- ربات جوش پلاسما
ربات جوشکاری نقطه ای مقاومتی
صنعت خودروسازی معمولاً از جوشکاری نقطه ای مقاومتی استفاده میکند. این یک فرآیند جوشکاری مقاومتی است که از جریان‌های الکتریکی بزرگتر برای اتصال دو یا چند ورق در یک واحد استفاده میکند. ربات‌های جوش نقطه‌ای ربات‌های مفصلی هستند. آنها ربات‌هایی هستند که دارای مفاصل چرخشی هستند که دامنه آنها بین دو تا 10 محور است. ربات‌های جوش نقطه‌ای دارای یک موتور سروو مجهز به رمزگذار با وضوح بالا هستند که حرکت تفنگ جوش نقطه ای را به دقت کنترل‌می‌کند.تفنگ جوش دارای یک جفت الکترود است که می‌تواند باز و بسته شود. همچنین دارای نرم افزاری است که شتاب، موقعیت و نیروی بازوی رباتیک را کنترل میکند.
ربات های جوشکاری همکار یا همرُبات ها
جوشکاری ربات مشارکتی یا به اختصار جوشکاری کوباتی نیز یک بازوی رباتیک است که معمولاً 6 محوره است و یک مشعل جوشکاری به عنوان عامل اصلی آن است.
برخلاف روبات‌های صنعتی، کوبات‌ها می‌توانند در کنار انسان‌ها کار کنند. به همین دلیل، نیازی به قرار دادن آنها در سلول ربات جوشکاری نیست.
شما فقط می‌توانید از ایمنی جوشکاری (فلاش، اسپلتر) آنها مراقبت‌کنید.با ظهور روبات های مشترک (یا کوبات ها)، مشاغل جوشکاری متوسط نیز می‌توانند از اتوماسیون جوش استفاده کنند.
برنامه نویسی آنها نیز آسان تر است. Cobot Welder از Hirebotics ساده ترین کوبات در بازار برای برنامه ریزی است.
ربات‌های‌جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW)
به جوش قوس فلزی محافظ (SMAW) جوشکاری چوبی نیز گفته می‌شود. در این نوع جوش، یک قوس بین یک الکترود شار مصرفی و مواد جوش داده‌شده ایجاد می‌شود. یک ربات SMAW باید تغییری از نقطه مرکز ابزار (TCP) را در نظر بگیرد. TCP متغیری است که در روبات‌ها برای کامپیوتر استفاده‌می‌شود تا نوک ابزار، الکترود مصرفی را ردیابی کند. میزان مصرف الکترود جهت بازوی رباتیک را تعیین میکند.
جوشکاری قوس فلزی رباتیک گازی (GMAW/MIG)
معمولاً زمانی که برای دستیابی به میزان تولید بالا به نرخ رسوب بالا نیاز است، از ربات های جوشکاری GMAW استفاده می‌شود. در جوشکاری GMAW، یک الکترود مصرفی ذوب می‌شود و به عنوان ماده پرکننده عمل میکند. جوش GMAW رباتیک برای جوشکاری فولاد ضد زنگ، مس، نیکل، فولاد کربن و آلومینیوم استفاده می‌شود. معمولاً برای فلزاتی که دارای نقطه ذوب رسانایی بالایی هستند استفاده می‌شود.
جوشکاری قوسی تنگستن با گاز رباتیک (GTAW/TIG)
ربات‌های جوش قوسی تنگستن گاز (GTAW) برای جوشکاری قطعات نازک یا جوش‌های زیبایی و دقیق استفاده می‌شوند. در Robotic GTAW متغیرهایی مانند حرکت مشعل، پیش جریان گاز محافظ، فرکانس پالس و غیره به طور خودکار کنترل‌می‌شوند. طول قوس نیز می‌تواند به طور خودکار با کنترل ولتاژ خودکار حفظ شود. سیستم‌های جوشکاری رباتیک هوشمند GTAW دارای دوربین‌هایی هستند که به ردیابی مکان مشترک و تشخیص خطا کمک می‌کنند. در این نوع سیستم اپراتور دوربین را کالیبره کرده و مسیر جوش را به ربات آموزش می‌دهد. سپس ربات قبل از ایجاد قوس تصویری می گیرد و این تصویر را با تصویر مرجع مقایسه می کند. این نوع سیستم برای جوشکاری مواد نازک که محل قرارگیری قوس عامل مهمی است ایده آل است.
ربات جوش لیزری
ربات جوشکاری لیزری نوعی جوشکاری است که از پرتو لیزر متمرکز، به عنوان منبع انرژی استفاده‌می‌کند. جوشکاری لیزری می‌تواند از طریق هدایت حرارتی یا لیزر عمیق باشد. دستگاه جوش لیزر ربات از یک سر لیزر فیبر، یک سیستم ردیابی، یک لیزر فیبر و یک ربات صنعتی تشکیل شده‌است. معمولاً برای جوش‌دادن مواد با ضخامت‌های مختلف از زوایای مختلف و جهات مختلف استفاده‌می‌شود. دستگاه‌های پزشکی و صنعت هوافضا معمولاً از جوشکاری لیزری روباتی استفاده می‌کنند.
ربات جوش پلاسما
این نوع ربات جوشکار از یک قوس پلاسما به عنوان منبع گرما برای ذوب محل اتصال دو فلزی که نیاز به جوش دارد استفاده‌می‌کند. ربات‌های جوش پلاسما مجهز به مشعل پلاسما هستند. یک الکترود تنگستن در داخل مشعل معلق است. الکترود قوس را فشرده میکند، بنابراین پلاسما با سرعت زیاد از مشعل جریان می یابد. ربات‌های جوش پلاسما معمولا از ربات‌های مفصلی شش محوره استفاده‌می‌کنند. ربات‌های پلاسما برای جوشکاری انواع فلزات صرف نظر از ضخامت آنها استفاده‌می‌شود. جوشکاری پلاسما روباتیک برای جوش‌های دقیق و زمان‌های چرخه کوتاه به خوبی شناخته شده‌است. این ربات ها همچنین می توانند هم باریک و هم بدون اعوجاج قطعات را جوش دهند.