Истории применения

Роботизированная сварка повышает производительность производства
 

Center Manufacturing приняла решение оснастить две своих основных линии производства роботами FANUCИзготовление металлических рам, которые укрепляют и поддерживают видимую часть автомобильной панели приборов – это не такая простая задача, как может показаться. Каждая такая рама содержит не менее 27 ключевых деталей, которые нужно сварить с соблюдением минимальных допусков и жестких нормативных и конструкторских спецификаций. Эта отрасль отличается минимальными допусками, которые постоянно становятся еще меньше по мере появления все более компактных и легких автомобилей. Кроме числа деталей эти панели отличаются очень маленькой толщиной стенок труб и штампованных пластин, что значительно осложняет сварку и фиксацию деталей.

По этим причинам фирма Center Manufacturing из города Байрон Центр, шт. Мичиган, приняла решение оснастить две своих основных линии производства приборных панелей источниками питания Lincoln Electric и сварочными роботами FANUC. Эта компания, которая поставляет панели крупнейшим автопроизводителям мира, положилась на надежность, стабильность, точность и скорость роботизированной сварки. По оценке специалистов Center Manufacturing, роботы продемонстрировали на 60-70% процентов более высокую производительность, чем сварка ручным методом. Если говорить более конкретно, на сварку одной панели приборов теперь уходит примерно полторы минуты (не учитывая время охлаждения между этапами сварки). Если учесть сложность работы, это просто невероятное достижение.

Родни Роквелл, производственный инженер Center Manufacturing, рассказывает: «Я бы сказал, что самая сложная наша задача – объединить все детали в правильную пространственную структуру. Мы работаем по чертежам своих клиентов. Часто в них встречаются конструкторские недоработки и недочеты, из-за которых у нас возникают сложности на этапе сварки».

Center Manufacturing располагает шестью предприятиями, которые производят комплектующие для автомобилей, вездеходов, мотоциклов и бытовой электроники. На трех заводах компании в восточном Мичигане работает около 425 человек. Они поставляют около 40% всех комплектующих для автомобильной отрасли. Center Manufacturing отличается от остальных компаний тем, что она работает в этой области с 1969 года и имеет программу предоставления акций служащим компании – 30% акций принадлежат ее сотрудникам, что дает им право активно участвовать в управлении компанией.

На предприятии в Байрон Центр используются 22 роботизированные сварочные станции, что делает их крайне важной частью производства.

Линии роботизированной сварки

На многих предприятиях сварочные станции работают независимо друг от друга, но в Center Manufacturing на каждой из производственных линий действует три крупных роботизированных рабочих центра, которые функционируют по принципу конвейера. Каждый робот сваривает определенную часть панели, после чего она передается через систему скатов и охладительных решеток на следующий этап производства.

Чтобы лучше понять, как все это работает, рассмотрим производственный процесс подробнее. Сначала в штамповочный цех доставляются стальные рулоны, где из них изготавливаются 24 разные штампованные детали. Кроме необработанной стали Center Manufacturing закупает трубы разных диаметров, которые разрезаются на куски определенных размеров, два из которых затем сгибаются на станках с ЧПУ.

До попадания на главную производственную линию некоторые из штампованных деталей и труб свариваются на шести станциях электросварки и двух роботизированных сварочных станциях в сборочные подузлы.

Процесс сборки панели приборов происходит в трех основных сварочных станциях, на каждой из которых установлен сдвоенный робот FANUC R-J2 ARC Mate 100i. В первой рабочей станции проходит сварка двух подузлов с трубами и штампованными деталями. На этой станции установлено два робота, каждый из них сваривает половину изделия (один – левую, другой – правую). После этого детали транспортируются через систему скатов во второй рабочий центр, где другой сварочный робот приваривает еще две детали и три подузла. Затем изделие отправляется в последний, третий рабочий центр, где к нему добавляются еще три штампованные детали и проводится сварка нижней части панели инструментов.

После роботизированной сварки детали отправляются в центр визуального контроля, где проходит проверка качества сварных швов. Если из-за особенностей конструкции робот не смог сварить какое-либо соединение или если нужно провести небольшую коррекцию, деталь сваривается вручную аппаратом Lincoln CV-300. Также на этом этапе на панель крепятся J-образные зажимы. В зависимости от заказчика для каждой панели инструментов может требоваться от 8 до 14 зажимов.

По такой схеме на предприятии в Брайтон-Центр работают две независимые производственные линии. На весь производственный цикл каждого робота уходит всего лишь 14-16 секунд.

Специфика сварки

Center ManufacturingБольшая часть роботизированных сварочных станций на Center Manufacturing оснащена инвертерными источниками питания с цифровым управлением Power Wave® 450 ONE от Lincoln Electric. Эти устройства поддерживают разработанную Lincoln технологию управления формой волны, которая делает возможным точный и оперативный контроль над формой волны. Благодаря этой технологии источник питания отличается легким поджиганием дуги и возможностью регулировки формой волны, что позволяет ограничить разбрызгивание и дымообразование и повысить надежность дуговой сварки. Такая система позволяет сохранить высокую точность даже при сварке с высокой силой тока. Источник питания Power Wave можно непосредственно подключать к системам роботизированного управления. В таком режиме пользователь может самостоятельно выбрать или пользоваться предустановленными настройками оптимальной формы волны и затем адаптировать эту форму волны в зависимости от поведения сварочной ванны. Адаптация параметров тока происходит за считанные миллисекунды, благодаря чему роботизированная система позволяет создавать швы с определенной формой профиля, точно контролировать тепловложение и максимально увеличить скорость сварки.

В среднем каждый робот в Center Manufacturing производит 10 сварных соединений, все из них угловые. Сварка ведется на стали марок 1008 и 1010 толщиной от 0,8 до 1,5 мм. Кроме небольшой толщины материала, для сварки на предприятии характерна очень маленькая длина швов – у самых длинных она составляет 15 мм, в среднем 5-10 мм. «В автомобильной отрасли 10-миллиметровый шов должен быть 10-миллиметровым, иначе он не будет удовлетворять спецификациям», – говорит Роквелл. – Здесь очень важны качество сварки и геометрически правильная конструкция».

«В целом мы очень довольны источниками питания Lincoln, - рассказывает Роквелл. – Мы просто вводим параметры, необходимые для выполнения требуемого объема производства, а роботы делают все остальное. При этом они работают очень надежно – мы еще никогда не сталкивались с деформациями и прожиганием, хоть и работаем с очень тонкими деталями. Нам вообще не нужно возиться с системой сварки – мы просто включаем ее и работаем». Center Manufacturing также пользуется прилагающимися к системе механизмами подачи проволоки от компании Lincoln – Synergic 7. Они обеспечивают бесперебойную подачу сварочной проволоки серии S-3 диаметром 0,9 мм, которая поставляется в бочках весом от 227 до 408 кг. Для сварки используется смешанный защитный газ Ar/CO2 в пропорции 9/1.

Роботизация

Роботы FANUC R-J2 ARC Mate 100i.Кроме того, специалисты Center Manufacturing высоко отметили работу роботов FANUC. Скотт МакЛут, сварочный инженер компании, говорит: «Мне очень понравилось то, как осуществляется программирование и поддержка роботов по сравнению с теми моделями, что я использовал раньше. Изучение программирования этих систем заняло у нас довольно мало времени, к тому же нам при этом оказали прекрасную поддержку». При этом нужно отметить, что программирование сварки на этом предприятии представляет собой достаточно сложную задачу из-за множества труднодоступных точек и зон взаимных помех рук робота.

Роквелл соглашается: «Раньше мне уже приходилось иметь дело со сварочными роботами других компаний, и на этот раз результаты были гораздо лучше. Роботы не вызвали для нас практически никаких проблем, они очень надежны и требуют минимального обслуживания». Что касается обслуживания, по инструкции производителя оно требует своевременной замены аккумуляторов и регулярной смазки узлов. Также компания проводит ежегодные испытания на повторяемость движений робота.

Каждая из трех основных сварочных станций оснащена горизонтальными вращающимися креплениями, которые позволяют оператору загружать и выгружать детали из станции прямо во время сварки. Крепления для станций поставляются местной компанией-интегратором BCM, Inc. На тех станциях, где производится сварка в труднодоступных местах и где, несмотря на это, необходимо сохранить заданное время производственного цикла, используются системы со сдвоенными роботами.

Многие из повседневных задач обслуживания лежат на Miller Welding Supply, местной дистрибьюторской фирме, расположенной в г. Гранд-Рапидс, шт. Мичиган. «Когда мы сталкиваемся с какой-либо проблемой, мы просто звоним дистрибьютору, – говорит Роквелл. – Они всегда оказывают нам прекрасную прямую поддержку и обслуживание и быстро заменяют запчасти. Они даже держат у себя наличный запас деталей на случай непредвиденных ситуаций. Техническая помощь обычно проводится в тот же или на следующий день».

Также в Центре уделяют немалое внимание безопасности операторов. Роквелл отмечает: «Из всех компаний, где я работал, Center Manufacturing имеет самую лучшую технику безопасности. Все сварочные станции полностью закрыты фиксированными боковыми стенками и запирающимися дверьми. Даже в зонах погрузки и разгрузки есть защита в виде напольных ковриков и экранов безопасности».

Обучение и обслуживание

Хотя по большинству вопросов на тему сварочных материалов компания общается с дистрибьютором, Center Manufacturing полагается на Lincoln Electric во всем, что касается обучения и повышения квалификации персонала. Весь обслуживающий персонал и сварочные инженеры компании прошли обучение роботизированной сварке в головном офисе Lincoln в Кливленде. «Мы очень довольны полученным обучением. Оно очень помогло всем нашим сотрудникам, даже самым опытным», – говорит Роквелл.

Если говорить о новых технологиях, Center Manufacturing в данный момент тестирует источники питания с технологией переноса металла силами поверхностного натяжения (STT®) в условиях роботизированного производства. «Я очень доволен тем, как Lincoln подходит к новым технологиям. Они постоянно подсказывают нам новые идеи для демонстраций и тестов, потому что мы постоянно работаем над совершенствованием своих процессов и сокращением необходимого на доработки времени на наших производственных линиях».

«Наверно, единственная моя жалоба к системам Lincoln/FANUC – это то, что они работают слишком хорошо», – говорит Роквелл. – не хочется установить кое-какое новое оборудование, но то, что у нас есть сейчас, и так прекрасно работает не нуждается в замене».

Будущее

По оценкам аналитиков, оборот Center Manufacturing будет продолжать расти со скоростью от 10 до 15 процентов в год. Для этого компания планирует открывать дополнительные предприятия и активно пользоваться уже накопленным опытом. «Что касается сварки, мы планируем модернизировать свое оборудование. Само собой, мы и в дальнейшем собираемся пользоваться самыми совершенными сварочными роботами источниками питания», – подводит итоги Роквелл.

 

ПОКАЗАТЬ ВСЕ