Alors que le soudage robotisé peut considérablement améliorer la productivité par rapport au soudage semi-automatique, le niveau d'efficacité de l'automatisation dépend de la conception réfléchie de la fixation pour une productivité maximale. Le soudage robotisé est économique lorsqu'il est correctement appliqué, mais il peut être terriblement inefficace et d'un coût prohibitif lorsque de simples considérations de conception de luminaires sont négligées. De nombreux gains de productivité sont réalisés, ou perdus, au stade de la conception et, bien que la fixation des pièces joue un rôle simple, une bonne conception des appareils est essentielle au succès d'un système de soudage robotisé.

• Choisissez judicieusement le matériau de votre luminaire
• Optimiser le circuit de soudage
• Orientez l'appareil pour maximiser les taux de dépôt
• Recherchez l'accessibilité, la répétabilité, la simplicité et la fiabilité
• Envisager des alternatives lorsque les coûts de conception des appareils sont prohibitifs

Aux fins de cette discussion, la référence à la fixation est spécifique au dispositif conçu sur mesure utilisé pour localiser ou soutenir la pièce à travailler pendant l'opération de soudage. Souvent utilisé comme des termes interchangeables, «outillage» est généralement réservé à un dispositif spécifique conçu pour former, compresser ou façonner.

L'une des premières étapes de la conception d'un appareil de soudage robotisé consiste à choisir le métal de base de l'appareil. Les facteurs comprennent le coût initial, les coûts de maintenance à long terme et les caractéristiques spéciales particulièrement adaptées à l'application de soudage robotisé, comme l'aspect critique du maintien de la précision et de la répétabilité des pièces dans un environnement exposé à une chaleur élevée et à des projections de soudure.

Les options de matériaux courants comprennent l'acier doux, l'acier à outils à haute teneur en carbone, l'aluminium, l'acier inoxydable et le cuivre. Divers alliages des matériaux de base courants sont disponibles pour améliorer les propriétés d'écrouissage et de résistance à l'usure. Chaque matériau a des caractéristiques différentes qui peuvent avoir un impact sur la productivité et la qualité.

Les considérations de coût initiales favorisent l'utilisation de tubes en acier de construction carrés / rectangulaires pour la majorité de la charpente du luminaire. Du point de vue de la résistance à l'usure, les butées et les points de positionnement des fixations sont souvent en acier à outils allié à haute teneur en carbone dans le but de résister à la déformation. Un autre alliage résistant à l'usure, le bronze d'aluminium, durcit et n'est pas aussi sujet au magnétisme résiduel que l'acier à outils.

Le cuivre pur est généralement évité lorsque la dureté est considérée, mais c'est le meilleur matériau polyvalent pour la conductivité électrique. La conductivité électrique est essentielle pour la stabilité du soudage à l'arc, un aspect souhaitable qui est nécessaire pour atteindre des vitesses de déplacement maximales. Pour cette raison, des alliages de cuivre et de zinc (laiton) ou de cuivre et de carbure de tungstène peuvent être obtenus pour améliorer la résistance à l'usure du cuivre. Les constructeurs de luminaires novices négligent parfois l'aspect de la conductivité électrique et peignent toutes les surfaces, y compris la surface de connexion des câbles de travail boulonnés, qui est la source de problèmes de dépannage au démarrage immédiat.

Les propriétés de conductivité thermique de l'aluminium et du cuivre sont élevées, en référence à la capacité de chacun de ces matériaux à conduire la chaleur. Pour ces raisons, ces matériaux sont souvent utilisés comme dissipateurs de chaleur pour évacuer la chaleur de la pièce à travailler et «répartir» la chaleur sur une plus grande surface pour minimiser la distorsion de la pièce à travailler. Dans un système de soudage robotisé, les propriétés de dilatation thermique doivent également être prises en compte. La dilatation thermique fait référence au changement fractionnaire de la longueur d'un matériau pour une unité de changement de température. L'aluminium a la capacité de changer considérablement de longueur et de volume lorsqu'il est chauffé. Pour cette raison, le cuivre est plus couramment utilisé pour les dissipateurs de chaleur, et l'aluminium est généralement évité dans le but de rechercher la répétabilité des pièces. Les sous-ensembles de pièces à usiner peuvent également être physiquement disposés et programmés avec des processus de soudage avancés, conçus pour un faible apport de chaleur, afin de minimiser les tendances de distorsion du soudage.



Optimiser le circuit de soudage

Les formes d'onde de soudage raffinées nécessitent un circuit de soudage optimisé pour maintenir des longueurs d'arc courtes tout en réduisant les projections, les tronçons, les évasements d'arc et les coupures d'arc, le tout dans un effort pour maximiser les vitesses de déplacement.

Des précautions particulières doivent être prises pour identifier l'emplacement optimal du câble de travail sur le dispositif de soudage robotisé. En règle générale, il est souhaitable de placer le câble de travail et le fil de détection (le cas échéant) aussi près que possible de l'arc de soudage, plutôt qu'indirectement par une série de connexions boulonnées. Dans le scénario optimal, une connexion directe à la pièce à usiner est préférable.

Des dispositions de connexion sur l'appareil pour assurer que le câble de travail et le fil de détection sont séparés l'un de l'autre, et de tout câble de communication robotique ou de soudage assurent les meilleurs résultats. Lorsque plus d'une source d'alimentation soude simultanément sur une seule pièce, chaque source d'alimentation nécessite un fil de travail du goujon à la pièce à usiner. Évitez de combiner tous les fils de travail en un seul câble pour réduire les interférences de l'arc et le magnétisme induit, également appelé coup d'arc.

À ce stade, considérez également les directions de déplacement de soudage prévues, avec la préférence de se déplacer dans la direction s'éloignant du fil de travail, comme illustré. Connectez tous les fils de détection de travail de chaque source d'alimentation à la pièce à travailler à l'extrémité opposée.

Orientez l'appareil pour maximiser les taux de dépôt

Ensuite, examinez comment vos appareils positionnent le travail par rapport à une orientation verticale pour tirer parti de la force de gravité. Lors du soudage d'une pièce en position plate, la gravité est un allié. Les soudures finies sont plates, uniformes et plus faciles à réaliser avec des taux de dépôt plus élevés, ce qui augmente directement les vitesses de déplacement et la productivité.

Lorsque les applications de tôlerie sont conçues avec des joints à recouvrement ou en `` T '', un simple positionnement de la pièce pour permettre un mouvement de torche en descente de 15 degrés peut entraîner une augmentation de la vitesse de déplacement de 10 à 25%, en utilisant la gravité comme alliée et la rapidité. suivre les caractéristiques de nombreuses combinaisons consommables / gaz.

Les frais généraux de soudage peuvent être attrayants pour réduire ou éliminer les projections de soudure de coller à la pièce, cependant, les projections colleront inévitablement à la surface exposée de l'appareil et de l'outillage, ce qui nécessitera une maintenance à long terme. Les frais généraux de soudage nécessitent également de surmonter la force de gravité. Les taux de dépôt sont inférieurs et il est plus difficile de maintenir des contours de soudure appropriés.

Recherchez l'accessibilité, la répétabilité, la simplicité et la fiabilité

Il existe de nombreuses options de serrage / localisation parmi lesquelles choisir lorsque vous approchez d'un appareil au stade de la conception. Le moins complexe implique un serrage manuel simple tel que des pinces pivotantes, poussoirs ou à piston appliquées à une table fixe ou stationnaire et sont généralement appliqués pour des pièces de petite série ou des prototypes. Dans un contexte de R&D ou à court terme, il s'agit de méthodes très simples et peu coûteuses pour localiser une pièce. La nature laborieuse du serrage manuel est surmontée par la flexibilité et la polyvalence dans ces situations. La fixation modulaire est une option secondaire qui offre des avantages de flexibilité tout en maintenant le contrôle dimensionnel.

À l'autre extrémité du spectre, les applications les plus complexes peuvent impliquer un appareil dédié. Ces installations de luminaires sont plus compliquées avec des coûts initiaux plus élevés et impliquent fréquemment l'installation et l'acheminement de câbles et de conduites pneumatiques ou hydrauliques. Les avantages du serrage automatique comprennent la réduction ou l'élimination de l'implication du travail pour l'actionnement, la détection de proximité des pièces et le serrage séquencé.

Une autre alternative de conception de luminaire consiste à moderniser ou à réutiliser un luminaire semi-automatique existant, mais cette alternative doit être abordée avec prudence. Dans une application semi-automatique, l'opérateur effectue souvent des ajustements, à la volée, pour s'adapter aux variations de l'emplacement et de la géométrie des joints. Lorsqu'un robot est appliqué sur le même appareil, tout mouvement de pièce condamne l'assemblage au bac de rejet. Si le luminaire est principalement dédié aux soudures d'angle et de recouvrement, le luminaire peut normalement être réutilisé, mais les soudures aux coins extérieurs et les joints bout à bout carrés nécessitent souvent de sérieuses améliorations du dispositif existant pour maintenir la répétabilité.

Dans chacune de ces options, divers objectifs supplémentaires doivent être pris en compte. Par exemple, l'appareil doit être conçu pour fonctionner à une hauteur et une portée ergonomiques et sans avoir besoin de la force de l'opérateur pendant le chargement et le déchargement. L'accessibilité suffisante de la torche et le dégagement visuel, complétés par un éclairage adéquat, devraient être une priorité. Les surfaces de montage sont idéalement conçues pour minimiser les surfaces planes afin d'éviter que les projections de soudure n'interfèrent avec les surfaces de positionnement critiques ou les composants d'actionnement.

L'objectif de l'intégration du dispositif de fixation et du dispositif de serrage / localisation est d'assurer que l'emplacement du joint de soudure se répète, dans un espace tridimensionnel par rapport au système, à +/- la moitié du diamètre du fil de soudage appliqué. Par exemple, l'utilisation d'un fil de 0,045 "de diamètre permet une tolérance de +/- 0,022".

L'emplacement et la largeur de l'espace doivent être cohérents d'une pièce à l'autre, avec les mêmes tolérances que l'emplacement du joint de soudure. Au-delà de plus ou moins la moitié du diamètre de l'épaisseur du fil, il peut être nécessaire d'augmenter la taille de la soudure pour compenser la plus petite gorge de soudure qui en résulte. Une soudure plus grande peut nécessiter 125 à 200% de métal de soudure de plus que nécessaire si un ajustement approprié est maintenu.

Obtenir un bon aménagement est essentiel pour contrôler les coûts. Afin d'obtenir un bon ajustement de manière cohérente, l'accent doit également être mis sur les opérations de préconditionnement telles que les processus de découpe / cisaillement, d'usinage, de traitement thermique et de pliage / formage.

Envisager des alternatives lorsque les coûts de conception des appareils sont prohibitifs

Il y a des moments où il est trop coûteux de fabriquer des pièces avec des tolérances serrées, ou peu pratique de présenter une fabrication de grande taille à un montage de robot, à quelques millièmes de pouce. Les petites séries de pièces peuvent également interdire l'application de certaines options de fixation. Dans ces cas, une technologie sensorielle logicielle peu coûteuse telle que la détection tactile ou le suivi de couture à travers l'arc peut être utilisée pour surmonter les lacunes d'une pièce ou d'un appareil.

Dans l'application de la détection tactile, le robot est programmé pour toucher le fil de soudage à un certain nombre d'emplacements sur la fabrication afin d'identifier l'emplacement et l'orientation de la pièce. Avec ces informations, un programme maître peut être décalé en 3 dimensions pour correspondre à la nouvelle orientation de la pièce. Le suivi des joints à travers l'arc est une autre option qui peut être activée une fois que le robot commence à souder - le robot tisse à travers le joint de soudure et modifie sa trajectoire en fonction de tout décalage d'emplacement du joint, peut-être en raison d'une distorsion ou d'un retour élastique de la pièce, par exemple .

D'autres méthodes complexes de détection et de suivi comprennent les systèmes de vision laser.

Résumé

Le soudage robotisé est économique lorsqu'il est correctement appliqué, mais il peut être terriblement inefficace et d'un coût prohibitif lorsque de simples considérations de conception de luminaires sont négligées. De nombreux gains de productivité sont réalisés, ou perdus, au stade de la conception et si la fixation des pièces joue un rôle simple, elle est essentielle au succès d'un système. Tenez compte des objectifs de conception de base des appareils pour améliorer la productivité de votre système de soudage robotisé.