ناهماهنگی جوش رباتیک: علل، عیب یابی و راه حل های عملی

بسیاری از تیم‌های تولیدی تصور می‌کنند که تکرارپذیری بالا ربات برابر است با جوش‌های رباتیک بدون نقص-. با این حال، نقص‌های جوشکاری رباتیک، هندسه مهره‌های ناسازگار، اتصالات از دست رفته و دوباره کاری غیرمنتظره همچنان در سلول‌های تولیدی با پیکربندی خوب-هر روز اتفاق می‌افتد.

خود بازوی ربات به ندرت علت اصلی است. عملکرد جوشکاری رباتیک به یک سیستم کاملاً به هم پیوسته بستگی دارد: قطعات ورودی، راه اندازی فیکسچر، کالیبراسیون ابزار، برنامه ریزی ربات، پارامترهای جوشکاری و قابلیت سنجش تطبیقی. شکست‌ها اغلب از عدم تطابق بین-تنوع تولید واقعی و توانایی سیستم برای جبران آن تغییرات ناشی می‌شوند.

قبل از اینکه ربات یک پاس جوش را اجرا کند، خرابی ممکن است رخ دهد. تلورانس های ساخت از مراحل تولید قبلی، اتصال جوش واقعی را از هندسه اسمی CAD دور می کند. برش، شکل‌دهی، ماشینکاری CNC، جوشکاری چسبناک و مونتاژ پیش{2}همگی جابجایی لبه و درز را معرفی می‌کنند.

زنجیره شکست: تغییر ابعاد قطعه ← جابجایی موقعیت مفصل فیزیکی ← مسیر جوش برنامه ریزی شده ثابت دیگر با اتصال واقعی ← خطای قرار دادن جوش یا شکل گیری ضعیف مهره همسو نمی شود.

یک مشکل مرتبط نزدیک- تناسب ضعیف مفاصل است-. زمانی که برنامه‌های جوشکاری روی شکاف‌های محکم و ثابت تأیید می‌شوند، اما قطعات تولیدی شکاف‌های نوسانی در اتصال، رسوب فلز پرکننده، توزیع گرما و موقعیت هدف مشعل موثر همه تغییر می‌کنند.

به‌عنوان مثال: شکاف مفصل افزایش می‌یابد ← سرعت و مسیر اصلی دیگر پر شدن کافی را ارائه نمی‌کند ← خطر بیشتر پر شدن، عدم همجوشی، نمایه مهره‌های بد یا سوختگی-.

ربات دقیقا همان حرکتی را اجرا می کند که برای قسمت نمونه طلایی کار کرد. وضعیت قطعه کار ورودی تغییر کرده است، نه عملکرد ربات.

چگونه می توان قسمت و فیت را کاهش داد-تغییر بالا

چک لیست های رسمی تحمل قطعه ورودی برای لبه های اتصال جوش و ابعاد شکاف ایجاد کنید. مجموعه‌ها را قبل از رسیدن به سلول جوش قرنطینه کنید.

با تیم‌های مهر زنی، برش و ساخت کار کنید تا تلورانس‌ها روی ویژگی‌های مرتبط-مرتبط شوند.

چسباندن{0}}اندازه، محل و مقدار جوش را در بین دسته‌ها استاندارد کنید تا تناقض-به حداقل برسد.

برای جابجایی‌های ابعادی شناخته شده و قابل تکرار در لات‌های تولیدی، آفست‌های برنامه‌ای ویژه{0} دسته‌ای را اعمال کنید.

برای تشخیص موقعیت لبه‌ها و تنظیم خودکار نقاط شروع / توقف جوش، روال‌های حسگر{0}لمس قبل از جوش- را اضافه کنید.

حتی با وجود قطعات ورودی خوب، شرایط داخل سلول جوشکاری می تواند اتصالات را نسبت به ربات حرکت دهد. وسایل باید قطعه کار را در یک مرجع فضایی پایدار و قابل تکرار نگه دارند. سایش مکان یاب، نشستن ناقص گیره، تجمع پاشش جوش بر روی سطوح مبدأ، آلودگی زباله یا بارگذاری دستی نادرست قطعه، اتصال را جابجا می کند در حالی که حرکت ربات بدون تغییر باقی می ماند.

زنجیر شکست: جابجایی فیکسچر یا اشتباه{0}}بارگیری ← جابجایی موقعیت فیزیکی قطعه کار ← حرکت اتصالات واقعی جوش نسبت به ربات TCP ← مسیر جوش برنامه ریزی شده جبران می شود.

رانش کالیبراسیون علائم یکسانی ایجاد می کند. اگر کالیبراسیون نقطه مرکز ابزار (TCP) پس از برخورد مشعل، جایگزینی مواد مصرفی یا نگهداری از بین برود، ربات همچنان از مختصات برنامه ریزی شده ذخیره شده پیروی می کند، اما موقعیت سیم فیزیکی و نوک مشعل جابه جا می شود.

زنجیره شکست برای آفست مربوط به TCP-: روبات مسیر برنامه ریزی شده را به درستی تکرار می کند ← مرجع کالیبراسیون TCP نامعتبر می شود ← جابجایی فیزیکی نوک مشعل ← جوش به طور مداوم اتصال را از دست می دهد.

نکته مهم عیب یابی: تکرار جوش در جهت و اندازه باید تکرار شودنهبه طور خودکار در تکرارپذیری ربات مقصر شناخته شود. اغلب اوقات به رانش سیستم مرجع اشاره می کند.

نحوه رفع خطاهای مکان یابی فیکسچر و انحرافات کالیبراسیون TCP / قاب مرجع

بازرسی قبل از تعویض دنده را انجام دهید: سطوح مبدأ را از نظر پاشیدگی/آوار بررسی کنید، سایش پین محل را بررسی کنید و درگیری کامل گیره را تأیید کنید.

برای جلوگیری از جابجایی تدریجی موقعیت از سرباره انباشته شده، پوشش‌های ضد پاش و سپرهای محافظ را روی نقاط مبدأ ثابت اعمال کنید.

در هر شیفت تولید، تأیید اطلاعات خودکار فیکسچر را از طریق حسگر لمسی ربات اجرا کنید.

اجرای مجدد کالیبراسیون TCP اجباری پس از برخورد مشعل، تعویض نازل یا تعمیر ابزار. اعتبارسنجی TCP کامل دوره ای برای خطوط- با حجم بالا برنامه ریزی کنید.

دسترسی نوشتن{0}}اپراتور به قاب های مختصات پایه و ابزار را محدود کنید تا از تغییرات تصادفی افست دستی جلوگیری کنید.

سیستم مکانیکی ربات می‌تواند در زمانی که نقص‌های ناشی از برنامه‌ریزی ناقص یا پارامترهای جوشکاری نامناسب ایجاد می‌شوند، عالی عمل کند. مشکلات رایج عبارتند از: نقاط جوش نادرست آموزش داده شده، مقادیر نادرست افست، برنامه های استفاده مجدد برای هندسه اصلاح شده قطعه، یا زوایای کار مشعل نامناسب برای پیکربندی اتصال واقعی.

زنجیره شکست: مسیر جوش برنامه ریزی شده نادرست ← ربات صادقانه مسیر معیوب را بازتولید می کند ← نقص یکسان در هر قسمت تکرار می شود.

این منطق به پارامترهای فرآیند جوشکاری گسترش می یابد. سرعت سفر ثابت تنها زمانی کیفیت را ارائه می دهد که سرعت با الزامات مشترک مطابقت داشته باشد. اگر تنظیمات ولتاژ، آمپر یا گاز برای مواد، هندسه اتصال یا اهداف رسوب‌گذاری ناهماهنگ باشد، تغذیه سیم پایدار هیچ سودی ندارد.

اتوماسیون نمی تواند یک روش جوشکاری بد را به یک روش خوب تبدیل کند. این روش موجود شما را بسیار قابل تکرار می کند. نقص های سیستماتیک که در مکان های یکسان روی هر قطعه کار ظاهر می شوند، سیگنال های قوی برای بررسی برنامه ها و پارامترها قبل از مشکوک شدن به سخت افزار ربات هستند.

اعتبار سنجی برنامه و فرآیند

گردش کار تدریس استاندارد شده را مستند کنید: زوایای رویکرد سازگار، سرعت تدریس و مراجع مبنا را برای همه برنامه‌های جوش جدید اعمال کنید.

برنامه های تولیدی معتبر را در برابر ویرایش های غیرمجاز در فروشگاه-- قفل کنید.

اعتبار سنجی برنامه سه ماهه را در برابر قطعات نمونه اصلی طلایی انجام دهید.

WPS رسمی (مشخصات روش جوشکاری) را دنبال کنید. هرگز پارامترها را به صورت کورکورانه بین انواع اتصالات یا ضخامت مواد کپی نکنید.

تغییرات پارامترهای گزارش را ثبت کنید تا بتوانید تغییرات کیفیت را به تنظیمات اخیر برنامه ردیابی کنید.

یک برنامه جوشکاری رباتیک ثابت بر اساس یک فرض ساخته شده است: موقعیت اتصال واقعی به اندازه کافی نزدیک به مسیر نظری برنامه ریزی شده است. هنگامی که تغییرات هندسی بین قطعات این فرض را شکست، یک برنامه مسیر ثابت به تنهایی نمی‌تواند جوش‌های قابل قبولی ایجاد کند و فناوری سنجش تطبیقی ​​ضروری می‌شود.

توالی شکست بدون سنجش تطبیقی: موقعیت هندسی اتصال جوش تغییر می‌کند ← ربات بازخورد موقعیتی-دریافت نمی‌کند ← ربات به اجرای مسیر برنامه‌ریزی شده اولیه ادامه می‌دهد ← ناهماهنگی بین مهره جوش و اتصال فیزیکی رخ می‌دهد.

Touch Sensing در مقابل Laser Seam Tracking در مقابل Through-Arc Sensing

حسگر لمسی، ردیابی درز لیزری و حسگر قوس{0}همگی می‌توانند اتصالات جوش را شناسایی کرده و انحرافات هندسی متوسط ​​را جبران کنند. با این وجود، هر راه حل سنجش دارای مرزهای عملکرد سختی است، مانند حداکثر شکاف قابل تشخیص، سرعت پاسخ و عدم تراز مجاز.

چه درزی-سیستم های ردیابی می توانند و نمی توانند تعمیر کنند

تشخیص ردیابی درز یک درمان جهانی نیست. نمی تواند عیوب ذاتی در قطعات ورودی را جبران کند و عملکرد ثابت ناپایدار را جبران کند.

حتی با فعال بودن حسگر، اصلاحات فرآیند بالادست همچنان در هنگام مواجهه با شکاف های مفصلی بسیار بزرگ، ناهماهنگی شدید، دسترسی محدود به ربات، یا آلودگی شدید سطح روی قطعه کار مورد نیاز است.

وقتی تغییر در خارج از پنجره کار سنسور است

هنگامی که تغییرات هندسی بخشی در خارج از پنجره کار سنسور قرار می گیرد، سیستم حسگر نمی تواند جبران معتبری را ارائه دهد.

رفع عملی

راه حل سنجش را با توجه به بزرگی{0}تغییرات واقعی سایت انتخاب کنید. از ردیابی درز لیزری-برای تفاوت‌های بزرگ-به-قسمت استفاده کنید. استفاده از حسگر لمسی فقط برای انحرافات موقعیتی متوسط.

عملکرد سنسور سند-پارامترهای پنجره (حداکثر شکاف مجاز، محدودیت‌های ناهمترازی، آستانه‌های وضعیت سطح قطعه کار)، و معیارهای پذیرش بخش ورودی- را بر اساس این مقادیر تنظیم کنید.

سیستم‌های حسگر باید با-غربالگری بخش ورودی با هم کار کنند. برای نجات-از-قطعات تحملی، فقط به حسگرها تکیه نکنید.

کالیبراسیون سنسور و تمیز کردن لنز را به طور منظم انجام دهید تا از کاهش عملکرد حسگر-در طول تولید- با حجم بالا جلوگیری کنید.

اعوجاج حرارتی مستحق بررسی جداگانه است. قطعات را می توان در زمان شروع چرخه کاملاً قرار داد، اما هندسه اتصال در حین پیشرفت جوش تغییر می کند. گرمای حاصل از درزهای جوش قبلی باعث انبساط، انقباض و خمش می شود. اهداف جوش بعدی از موقعیت‌های اسمی CAD دور می‌شوند، حتی اگر بارگذاری فیکسچر و قطعه درست باشد.

زنجیره شکست: ورودی حرارت تجمعی جوش ← اعوجاج هندسه مونتاژ ← بعداً-تغییر موقعیت اتصالات بعدی → برنامه جوش معتبر قبلاً- تراز را از دست می دهد.

کاهش اعوجاج حرارتی عملی

توالی جوش را بهینه کنید: برای به حداقل رساندن تنش حرارتی تجمعی، از الگوهای جوشکاری پلکانی، متعادل یا برگشتی استفاده کنید.

پارامترهای ورودی گرما را تنظیم کنید: ولتاژ و آمپر را تا حد مجاز پایین نگه دارید و در عین حال الزامات نفوذ را برآورده کنید.

برای اجزای نازک یا منعطف، جک‌های پشتیبانی ضد اعوجاج و نوارهای پشتیبان اضافه کنید.

برای مجموعه‌های حساس با دقت بالا-تصحیح افست حرارتی مبتنی بر دید را اجرا کنید.

تشخیص ناهماهنگی جوش رباتیک اغلب با بررسی الگوی خرابی به جای تغییر فوری برنامه های ربات یا پارامترهای جوشکاری آسان تر است.

یک اصل کلیدی عیب یابی این است:

محل، قوام و زمان جوشکاری معمولاً نشان می دهد که کدام قسمت از سیستم باید ابتدا بازرسی شود.

روباتی که در هر قسمت یک انحراف را تولید می‌کند، به دلیل ریشه‌ای متفاوت نسبت به رباتی که فقط در مجموعه‌های خاصی از کار می‌افتد یا بعداً در ترتیب جوشکاری تراز خود را از دست می‌دهد، اشاره دارد.

فرآیند عیب یابی باید از طریق سیستم جوش کامل انجام شود:

مرجع ربات و کالیبراسیون؛

موقعیت یابی ثابت؛

تنوع قطعه ورودی؛

برنامه نویسی جوش;

قابلیت حس کردن؛

اثرات اعوجاج حرارتی

اگر هر جوش در یک جهت آفست شود

علامت معمولی

هر قطعه کار خطای مشابهی در موقعیت جوش نشان می دهد:

جوش به طور مداوم در یک جهت بسیار دور است.

مقدار افست از قسمتی به قسمت دیگر مشابه است.

حرکت ربات خود قابل تکرار به نظر می رسد.

بررسی های اولویت دار

1. کالیبراسیون TCP

یک خطای TCP حتی زمانی که ربات مسیر برنامه ریزی شده را به درستی دنبال می کند، می تواند یک تغییر موقعیت مشعل ثابت ایجاد کند.

کنترلر ربات همچنان مختصات ذخیره شده را اجرا می کند، اما نوک مشعل فیزیکی دیگر با موقعیت مرجع استفاده شده در طول برنامه ریزی مطابقت ندارد.

2. قاب های مرجع ابزار و پایه

قاب ابزار نادرست یا تنظیمات مختصات پایه می تواند کل مسیر جوش را تغییر دهد در حالی که حرکت ربات قابل تکرار است.

3. ثابت کردن موقعیت داده

اگر سطوح مکان یابی فیکسچر، پین ها یا مراجع مبدأ جابجا شده باشند، موقعیت قطعه کار نسبت به سیستم مختصات ربات تغییر می کند.

4. افست های برنامه ریزی شده

جابجایی نادرست جوش یا تغییرات دستی مختصات می تواند خطاهای موقعیت یابی قابل تکراری ایجاد کند که به نظر می رسد مشکلات دقت ربات باشد.

نتیجه گیری تشخیصی

یک افست ثابت معمولاً یک مشکل رابطه مرجع را نشان می دهد تا شکست تکرارپذیری تصادفی ربات.

اگر مشکل از قسمت به قسمت تغییر کند

علامت معمولی

ربات روی برخی از مجموعه ها به درستی جوش می شود اما در برخی دیگر اتصال را از دست می دهد.

خطا بسته به موارد زیر تغییر می کند:

دسته تولید؛

قطعه کار فردی؛

شرایط مونتاژ؛

بارگذاری اپراتور

بررسی های اولویت دار

1. تنوع تحمل قطعه

اتصال واقعی ممکن است از موقعیت اسمی CAD دور شده باشد زیرا فرآیندهای تولید بالادستی تغییرات ابعادی را معرفی کردند.

منابع رایج عبارتند از:

برش؛

تشکیل؛

ماشینکاری؛

جوشکاری چسبی؛

قبل از-تنوع مونتاژ.

2. تناسب مفاصل-بالا

تغییر شرایط شکاف می تواند بر:

محل جوش؛

نیاز فلز پرکننده؛

توزیع گرما؛

تشکیل مهره

یک برنامه جوشکاری تایید شده بر روی یک قطعه مرجع ثابت ممکن است در زمانی که شکاف های تولید متفاوت است، عملکرد یکسانی نداشته باشد.

3. ثبات بارگذاری

بارگیری دستی نادرست یا نشستن ناقص وسایل می تواند باعث تغییر موقعیت بین چرخه ها شود.

4. تکرارپذیری ثابت

سایش یراق آلات، آلودگی، تجمع پاشش، یا سطوح آسیب دیده محل قرارگیری می تواند به تدریج تنوع قطعه کار را افزایش دهد.

نتیجه گیری تشخیصی

تغییرات قسمت-به-معمولاً نشان می‌دهد که برنامه ربات در شرایط فیزیکی ناسازگار اعمال می‌شود.

اگر مشکل بعداً در توالی جوش شروع شود

علامت معمولی

جوش های اولیه قابل قبول هستند، اما جوش های بعدی در همان چرخه ناهم تراز می شوند.

این الگو نشان می دهد که موقعیت اتصال در حین جوشکاری به جای اینکه از ابتدا نادرست باشد در حال تغییر است.

بررسی های اولویت دار

1. اعوجاج حرارتی

انباشت گرما از جوش های قبلی می تواند باعث شود:

گسترش؛

انقباض؛

خم شدن؛

تغییر مکان های جوش بعدی

ممکن است ربات همچنان مسیر درست برنامه ریزی شده را دنبال کند، اما هندسه قطعه کار تغییر کرده است.

2. توالی جوش

یک توالی جوش نامتعادل می تواند تنش حرارتی انباشته شده را افزایش دهد و تغییرات موقعیتی بزرگتری را در طول تولید ایجاد کند.

3. ورودی گرما

گرمای بیش از حد می تواند خطر اعوجاج را افزایش دهد، به خصوص در مجموعه های نازک یا انعطاف پذیر.

نتیجه گیری تشخیصی

هنگامی که مشکل در طول چرخه ظاهر می شود، به جای بررسی موقعیت اولیه، حرکت دینامیک قطعه را بررسی کنید.

اگر ربات برخی از مفاصل را پیدا کند اما برخی دیگر را از دست بدهد

علامت معمولی

سیستم حسگر در برخی شرایط کار می کند اما در شرایط دیگر از کار می افتد.

مثالها عبارتند از:

برخی از درزهای جوش به درستی تشخیص داده می شوند.

مکان های خاص مفصل نیاز به اصلاح دستی دارند.

با تغییر شرایط سطح عملکرد کاهش می یابد.

بررسی های اولویت دار

1. قابلیت حس کردن

تأیید کنید که آیا روش سنجش انتخاب شده برای موارد زیر مناسب است:

نوع مفصل؛

تنوع مورد انتظار؛

سرعت تولید؛

محدوده اصلاح مورد نیاز

2. کالیبراسیون سنسور

کالیبراسیون نادرست می تواند دقت تشخیص را حتی زمانی که سخت افزار کار می کند کاهش دهد.

3. پنجره کار سنسور

هر فناوری حسگری محدودیت هایی دارد.

شکاف های بزرگ، عدم تطابق بیش از حد، دسترسی ضعیف، یا تغییرات هندسی شدید ممکن است از توانایی سیستم برای تشخیص یا تصحیح موقعیت مفصل فراتر رود.

4. آلودگی سطحی و شرایط دسترسی

پاشیدگی، کثیفی، دید ضعیف یا دسترسی دشوار به مفصل می تواند قابلیت اطمینان حس را کاهش دهد.

نتیجه گیری تشخیصی

یک سیستم حسگر باید تغییرات کنترل شده را جبران کند، نه اینکه جایگزین فرآیندهای پایدار بالادستی تولید و تثبیت شود.

خلاصه اولویت عیب یابی

اکثر خرابی های جوش رباتیک نشان دهنده خرابی های{0}سطح سیستم هستند، نه خرابی های سخت افزاری ربات. حتی یک ربات کاملاً مکانیکی و بسیار تکرارپذیر نیز نمی‌تواند قطعات ورودی بد، وسایل دریفت، منابع ابزار کالیبره‌شده اشتباه، برنامه‌های معیوب یا تغییرات بیش از حد مجاز را جبران کند. عیب‌یابی عیوب جوش رباتیک باید در سراسر زنجیره ارزش شروع شود: ساخت بالادست، ابزارسازی و کالیبراسیون سلول، برنامه‌نویسی و پارامترها و عملکرد سنجش تطبیقی. هنگامی که کل سیستم را تثبیت می کنید، پتانسیل کامل با کیفیت و سازگاری اتوماسیون جوشکاری رباتیک را باز می کنید.