Thiết kế hệ thống hàn robot: Hướng dẫn cần biết về hàn tự động

Để thực thi tự động hóa trong hàn hiệu suất cao và tối đa hóa ROI của mình, bạn cần phải nhìn nhận nó là một mạng lưới hệ thống. Không chỉ đơn thuần là một cánh tay robot cầm mỏ hàn thay cho một người thợ hàn. Một mạng lưới hệ thống gồm có những bộ phận liên kết với nhau để triển khai thao tác hàn 1 cách nhanh và ưu việt. Hơn hết điều những doanh nghiệp mong ước là nâng cao năng lượng sản xuất .

Nếu bạn đã nghĩ đến việc bổ sung hệ thống robot hàn tự động vào hệ thống máy móc sản xuất của mình, có nhiều điều cần xem xét từ:

• Thiết bị robot, tự động hóa
• Thiết kế hệ thống tới hệ thống an toàn
• Sự ảnh hưởng của Robot hàn tới thợ hàn

Đọc tiếp để xem liệu ứng dụng robot hàn này có tương thích với bạn không .

Tổng quan về hàn Robot tự động

Một trong những ứng dụng hàng đầu của robot công nghiệp là hàn tự động. Tạp chí Assembly trích dẫn báo cáo của International Federation of Robotics’ rằng: “50% robot trên thế giới được sử dụng để hàn: 33% cho hàn điểm, 16% cho hàn hồ quang và 1% cho một số loại hoạt động hàn khác.”

Quy mô thị trường hàn robot toàn thế giới là 5,5 tỷ USD vào năm 2021. Thị trường dự kiến sẽ tăng từ 5,8 tỷ USD vào năm 2021 lên 9,76 tỷ USD vào năm 2028 với vận tốc CAGR là 7,7 % trong tiến trình 2021 – 2028. Đặc biệt là trong phân khúc xe hơi và giao thông vận tải vận tải đường bộ .

Đã 60 năm kể từ khi General Motors lần đầu tiên sử dụng robot công nghiệp UNIMATE của họ để hàn điểm vào năm 1962. Một phát minh để bảo vệ người lao động khỏi những công việc nặng nhọc và nguy hiểm trong ngành ô tô và nhiều ngành công nghiệp khác vào những năm 1980.

Các nhà sản xuất ngày nay đã chủ động đầu tư robot hàn và hiện nhiều người đang tìm cách tích hợp nó vào các hệ thống tự động lớn hơn để tiết kiệm thời gian, bù đắp cho tình trạng thiếu công nhân, đồng thời cải thiện chất lượng và sản xuất.

Hầu hết hàn robot được chia thành ba loại :

• Hàn hồ quang (thường là MIG hoặc TIG).
• Hàn điểm.
• Hàn laser.

Kim loại tấm cho đến nay là vật tư phổ cập nhất, thường được làm bằng nhôm hoặc thép nhẹ hoặc thép không gỉ, nhưng những thành phần như đai ốc, nắp và ống cũng hoàn toàn có thể được hàn bằng máy. Các ứng dụng gần như vô hạn nhờ sự khôn khéo của những cánh tay đa trục và phong cách thiết kế chu đáo của đồ vật và cảm ứng .

Các thành phần trong hệ thống hàn robot tự động

Nhìn sơ bộ hoàn toàn có thể thấy Robot hàn chì là 1 cánh tay robot với mỏ hàn là những gì cần để tự động hóa quy trình hàn. Trên thực tiễn, để có một mạng lưới hệ thống hàn robot tự động hóa hoạt động giải trí tối ưu thì cần nhiều hơn thế .
Để tự động hóa tối đa hoạt động giải trí hàn gồm có :

• Đưa phôi/sản phẩm vào trong vùng làm việc của robot hàn.
• Cố định phôi/sản phẩm.
• Robot thực hiện hàn tại các vị trí đã được lập trình.
• Sản phẩm được đưa ra đánh giá OK/NG.
• Vận chuyển sản phẩm ra khỏi khu vực hàn.

Cần sử dụng cả 1 mạng lưới hệ thống tự động hóa cho hàng loạt quy trình trên. Dưới đây là những thành phần cầu tạo nên mạng lưới hệ thống hàn :

1. Nguồn điện cho hệ thống hàn robot tự động

• Nguồn điện yêu cầu ổn định, đúng định mức. Ví dụ như Robot hàn 6 trục của Yaskawa AR1440 sử dụng nguồn điện trung bình 1,5 KVA. Có nghĩa là người sử dụng phải làm cách nào đó để cung ứng nguồn điện đủ mạnh để quản lý và vận hành mạng lưới hệ thống .

2. Cánh tay robot công nghiệp

• Lựa chọn cánh tay robot đa trục hoặc chuyển động tuyến tính tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Kích thước, tải trọng, khoảng cách di chuyển, tính linh hoạt, tính an toàn…
• Tham khảo tư vấn từ các hãng sản xuất Robot hoặc lựa chọn 1 đơn vị phân phối cánh tay robot. Một cách đơn giản hơn là tìm 1 đơn vị chuyên thiết kế và lắp đặt hệ thống hàn robot tự động.

3. Mỏ hàn

Mỗi loại ứng dụng hàn khác nhau cần có loại mỏ hàn khác nhau. Năng lượng được chuyển từ nguồn điện hàn đến phôi .

4. Hệ thống cảm biến

Cảm biến ngày càng có vai trò quan trọng trong cả đời sống và mạng lưới hệ thống sản xuất. Có thể tùy chọn những loại cảm ứng để tương thích với ví tiền và nhu yếu sử dụng. Ví dụ như cảm ứng va chạm để tránh những va chạm xô lệch gây nguy hại hoặc hỏng hóc. Hoặc cảm ứng điểm TT để robot hoàn toàn có thể đặt đúng chuẩn vị trí mối hàn. Rồi camera để quan sát, xác lập vị trí kẹp …

5. Đồ gá cố định phôi

Bàn tay con người linh động như thế nhưng để hàn 1 vật cũng phải giữ cố định và thắt chặt vật cần hàn rồi mới thao tác. Tương tự như vậy, Robot không hề thực thi thao tác đúng chuẩn nếu phôi không được cố định và thắt chặt. Tất nhiên, cố định và thắt chặt ở đây là việc cố định và thắt chặt khi mỏ hàn dí xuống. Sau đó hoàn toàn có thể xoay lật để thực thi nhiều mối hàn khác .
Việc phong cách thiết kế 1 đồ gá linh động và tích hợp nhanh gọn góp thêm phần tối ưu hóa mạng lưới hệ thống hàn robot tự động hóa .

6. Phần mềm lập trình và điều khiển

Để hoàn toàn có thể tinh chỉnh và điều khiển robot hàn tự động hóa cần thiết lập những câu lệnh và một thiết bị điều khiển và tinh chỉnh được gọi là HMI. HMI hoàn toàn có thể đơn thuần hoặc phức tạp, tùy thuộc vào ứng dụng. Ví dụ gồm có một nút hoặc một dãy công tắc nguồn bật / tắt hoặc một ứng dụng máy tính đa màn hình hiển thị điều khiển và tinh chỉnh tổng thể những góc nhìn của việc làm ( ví dụ : xác định bộ phận, giám sát cảm ứng, bộ phận phóng điện và luân chuyển đến trạm tiếp theo ) .
Ngày nay, không quá khó để lập trình và tinh chỉnh và điều khiển những cánh tay robot công nghiệp. Các công ty thường có riêng một đội ngũ kỹ thuật có trình độ để tinh chỉnh và điều khiển và quản lý và vận hành mạng lưới hệ thống máy móc tự động hóa. Bên cạnh đó, đơn vị chức năng phân phối robot và những thiết bị công nghiệp khác cũng tương hỗ lập trình và lắp ráp, bảo dưỡng trong suốt vòng đời mẫu sản phẩm .

7. Các trang thiết bị đảm bảo an toàn cho con người

Tại những doanh nghiệp tôn vinh sự bảo đảm an toàn của người lao động, những trang thiết bị dưới đây là thiết yếu :

• • Thảm an toàn nhạy cảm với áp suất và thiết bị bảo vệ cá nhân 
  • Các công tắc khóa liên động để ngăn máy hoạt động hoặc bắt đầu chu kỳ mới trừ khi đóng
  • Khóa bảo vệ để ngăn chặn việc mở hoặc tháo bộ phận bảo vệ an toàn
  • Cảm biến, chùm tia hồng ngoại, cửa cuốn an toàn và rèm che sáng

Ngoài những thành phần này của mạng lưới hệ thống hàn rô bốt, bạn hoàn toàn có thể phong cách thiết kế một mạng lưới hệ thống tích hợp khá đầy đủ hơn giữa ô hàn và những khu vực sản xuất khác. Các thiết bị như băng tải, cánh tay chọn và đặt, rô bốt chăm nom máy móc và thiết bị kiểm tra hoàn toàn có thể hợp lý hóa những hoạt động giải trí .

>> > Tìm hiểu về Robot hàn điện trở trong những ứng dụng sản xuất xe hơi

Tích hợp Robot hàn tự động với các quy trình sản xuất khác

So với một Robot hàn tự động hóa hoạt động giải trí độc lập trong xí nghiệp sản xuất, thì việc tích hợp robot với những loại máy, thiết bị tự động hóa khác có tốt hơn không ?
Mỗi doanh nghiệp sẽ có câu vấn đáp khác nhau về yếu tố này .
Không có giải pháp tương thích duy nhất cho toàn bộ mọi người : nó nhờ vào vào quy mô, độ phức tạp của mối hàn và nguồn lực sẵn có. ( Bao gồm cả tài lộc, thời hạn để triển khai đổi khác, độ sẵn sàng chuẩn bị và kiến thức và kỹ năng, trình độ của công nhân ) .
Tự động hóa không nhất thiết phải là tự động hóa trọn vẹn hoặc không có gì. Ví dụ : một đơn vị sản xuất hoàn toàn có thể có lựa chọn giải pháp tự động hóa cho một số ít hoạt động giải trí như :

• Cắt, hàn, kiểm tra
• Lắp ráp sản phẩm

Trong khi các hoạt động sản xuất khác như bảo trì bảo dưỡng máy móc hoặc xử lý vật liệu vẫn là thủ công. 

Cách để tích hợp robot hàn vào hệ thống tự động

Các mạng lưới hệ thống tích hợp thường sử dụng ứng dụng máy tính và những thiết bị được liên kết để link những bộ phận trong một mạng lưới hệ thống. Bằng cách sử dụng ngôn từ lập trình để lập trình bộ tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa ( PAC ) và đồng điệu hóa với HMI, những kỹ sư sẽ dạy cho Robot những bước hoạt động, thu thập dữ liệu và phối hợp với những thiết bị khác .
Ví dụ về mạng lưới hệ thống hàn tích hợp gồm có :

• Một tế bào hàn tự động sử dụng rô bốt MIG, máy hàn đai ốc và rô bốt xử lý vật liệu. Nó được thiết kế để chứa 53 số mô hình khác nhau của các thành phần hàn và có thể chạy trong một giờ mà không cần giám sát. Nó cũng có băng tải, khả năng chuyển đổi tự động (trong đó thiết bị cố định tự động điều chỉnh khi mã vạch của một bộ phận được quét) và camera quan sát.
• Một tế bào hàn robot MIG trong một  cơ sở sản xuất ô tô để hàn các thanh cản nhôm. Đây là một quá trình hàn hai trạm với sự chuyển giao tự động giữa hai trạm hàn. Người vận hành nạp các bộ phận vào mỗi trạm, sau đó loại bỏ các mối hàn đã hoàn thành vào cuối mỗi chu kỳ.
• Đặc biệt khi phôi lớn hoặc công việc diễn ra trong một khu vực nhỏ, khả năng phối hợp chuyển động của robot cho phép nhiều người thực hiện công việc trong cùng một không gian cùng một lúc. 

Robot cũng hoàn toàn có thể phối hợp với người quản lý và vận hành để triển khai những phần của một trách nhiệm lớn hơn. Ví dụ : trong khi người quản lý và vận hành lấy loại sản phẩm tiếp theo để đưa vào vùng robot hàn, một cánh tay rô bốt có gắn bộ kẹp hoàn toàn có thể tháo dỡ sản phầm đã hàn triển khai xong khỏi đồ gá sau đó đặt lên băng tải chuyển tới quy trình tiến độ tiếp theo. Tự động hóa thêm một trách nhiệm / quy trình tiến độ hoạt động lên và xuống lặp lại .
Độ đúng mực cao của hàn robot có nghĩa là có ít đi những mối hàn kém chất lượng, không đẹp. Hay robot cắt tấm sắt kẽm kim loại chắc như đinh dung sai sẽ thấp hơn với một người thợ tay nghề cao .
Tuy nhiên, doanh nghiệp cần có sự thống kê giám sát kỹ càng cho sự biến hóa về hiệu suất, tiềm năng sản xuất khi quyết định hành động góp vốn đầu tư mạng lưới hệ thống robot hàn tự động hóa hay bất kể thiết bị tự động hóa nào khác .

Giám sát và Khắc phục sự cố do robot hàn tự động gây ra

Các yếu tố về chất lượng và những lỗi dễ xảy ra của mối hàn như nứt nóng / lạnh / rỗ, khe nứt, độ rỗng, vết cắt, … và hiện tượng kỳ lạ bắn tung tóe xảy ra với quy trình hàn tự động hóa và cần được khắc phục. Dưới đây là 1 số ít mẹo để có mối hàn chất lượng tối ưu :

• Cân nhắc xem vấn đề có phải do những thay đổi gần đây đối với quy trình, vật tư tiêu hao hoặc lập trình robot hay không.
• Thực hiện bảo dưỡng định kỳ và kiểm tra thiết bị để xác định các vấn đề với vật tư tiêu hao (ví dụ như đầu phun, dây dẫn), hao mòn cáp điện, nguồn cấp dây, bắn dư thừa, căn chỉnh lệch tâm của vòi phun hoặc mối hàn đặt sai vị trí, hoặc rò rỉ khí.
• Cần biết chất lượng đầu vào và tính nhất quán ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng đầu ra. Ví dụ, các bộ phận đầu vào được gia công bằng máy CNC có thể góp phần mang lại chất lượng cao hơn, đường hàn nhất quán hơn so với các bộ phận được sản xuất bằng quy trình thủ công.
• Kết hợp các thiết bị ngoại vi như công tắc và cảm biến để phát hiện sự hiện diện và vị trí của các bộ phận hoặc các cảm biến định tâm và theo dõi đường may để đặt mỏ hàn và dụng cụ chính xác.
• Đội ngũ nhân viên hệ thống hàn robot với những thợ hàn giàu kinh nghiệm. Quen thuộc với các khuyết tật thông thường và những sai sót có thể xảy ra trong hoạt động hàn, họ có thể nhanh chóng đánh giá chất lượng mối hàn ngay tại điểm sản xuất và thông báo khi mọi thứ cần điều chỉnh.
• Cung cấp đào tạo về (các) rô bốt và thiết bị ngoại vi để phát triển kỹ năng và mức độ thoải mái của người vận hành với việc khắc phục sự cố máy, lập trình (thường được hướng dẫn bằng tay hoặc với mặt dây chuyền hướng dẫn) và khả năng truyền đạt các vấn đề phức tạp hoặc lặp lại cho lập trình viên ngoại tuyến / bộ tích phân.
• Bao gồm đào tạo về bảo trì hệ thống cơ bản như vệ sinh vòi phun và kiểm tra nguồn cấp dây, để khắc phục sự cố nhanh chóng và kéo dài tuổi thọ hữu ích của hệ thống.
• Hầu hết các thiết bị hàn tự động đều bao gồm phần mềm và kết nối để thu thập dữ liệu từ máy hàn và bất kỳ cảm biến hoặc máy ảnh nào. Điều này rất hữu ích để phát hiện các xu hướng, phát hiện ra sự kém hiệu quả và xác định nguồn gốc của các khiếm khuyết. Dữ liệu thu thập được về điện áp, dòng điện, tốc độ dây và tốc độ hàn, chiều dài và độ sâu mối hàn, tỷ lệ sử dụng vật tư tiêu hao cũng có thể được phân tích và theo dõi theo thời gian.

Robot hàn có gây ảnh hưởng tới công việc của thợ hàn?

Đã có nhiều cuộc tranh luận về việc tự động hóa sẽ “ cướp ” đi việc làm của người lao động. Nhưng hầu hết đều chấp thuận đồng ý rằng tự động hóa đổi khác thực chất của việc làm hàn và hoạt động giải trí sản xuất công nghiệp .
Hệ thống hàn robot thay thế sửa chữa con người ở hầu hết những bộ phận hàn từ luân chuyển, hàn, chỉnh sửa, giữ cố định và thắt chặt phôi …
Vai trò của con người trong mạng lưới hệ thống chỉ là

• Duy trì hoạt động của các bộ phận và máy móc
• Xếp dỡ các pallet hoặc khay đựng
• Giám sát toàn bộ hệ thống, xử lý sự cố.

Mặc dù vậy, để làm được những việc làm trên, người quản lý và vận hành vẫn cần hiểu về hàn, phát hiện và khắc phục những khiếm khuyết, đồng thời vận dụng những kỹ năng và kiến thức hàn ngay cả khi họ đang giám sát robot và không cầm mỏ hàn trên tay .

Tự động hóa hàn bằng robot mang lại lợi ích cho các doanh nghiệp sản xuất.

• Giảm chi phí nhân sự về lương, thưởng, nghỉ ốm, bảo hiểm…
• Tăng chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất.
• Chi tiêu thấp hơn cho các vật tư tiêu hao như dây hàn và khí bảo vệ 
• Giải quyết sự thiếu hụt 400.000 thợ hàn được dự đoán vào năm 2024
• Cho phép các thợ hàn lớn tuổi tiếp tục làm việc ở độ tuổi 60 do tính chất công việc đã giảm độ nặng nhọc hơn nhiều.

Ưu tiên An toàn

Hầu hết những mối nguy hại của hàn bằng tay thủ công vẫn sống sót trong những mạng lưới hệ thống tự động hóa. Ngoài ra, rô bốt, băng tải và thiết bị giải quyết và xử lý vật tư tự động hóa có thêm rủi ro đáng tiếc về bảo đảm an toàn. Khi ngày càng có nhiều công ty chuyển sang sử dụng những mạng lưới hệ thống hàn robot được phong cách thiết kế sẵn và tùy chỉnh, bảo đảm an toàn của người lao động luôn là ưu tiên số 1. Có nhiều cách để bảo vệ và nâng cao tính bảo đảm an toàn, ví dụ điển hình như :

• Các thiết bị và chiến lược an toàn của người vận hành bao gồm thiết bị bảo vệ đèn flash hồ quang, bảo vệ mắt, rèm chiếu sáng bằng laser hoặc ánh sáng, thiết kế không gian thích hợp và rào chắn / cổng xung quanh khu vực hàn và hút khói / lá chắn, xác định và đánh dấu rõ ràng các khu vực nguy hiểm
• Các công tắc khóa liên động, có thể dừng máy hàn hoặc giữ cho chu kỳ tiếp theo không bắt đầu trừ khi công tắc ở đúng vị trí, ngăn công nhân vô tình tiếp xúc với máy. Ví dụ bao gồm cổng, cửa / nắp trên thiết bị, đòn bẩy và bản lề. Chúng cũng có thể ngăn ngừa hư hỏng một bộ phận hoặc thiết bị do chuyển động lạc hoặc bắn tung tóe. 
  • Các tùy chọn bao gồm bộ bảo vệ cơ điện và bản lề cũng như bộ chuyển mạch cáp quang không tiếp xúc (đặc biệt đối với các khu vực có mức EMI / RFI cao).
  • Các thiết bị khóa liên động phải phù hợp với môi trường của chúng về “ nhiệt độ , độ ẩm, tiếp xúc với bụi / chất mài mòn, tiếp xúc với hóa chất và tiếp xúc với rung và sốc cơ học trong ứng dụng”. Trong hàn, việc tiếp xúc với nhiệt và bắn tung tóe là mối quan tâm đặc biệt.
• Khóa bảo vệ, ngăn chặn việc mở hoặc tháo bộ phận bảo vệ an toàn khỏi khu vực làm việc nguy hiểm hoặc thiết bị
• Thực hiện đánh giá rủi ro kỹ lưỡng để xem xét tất cả các nguy cơ tiềm ẩn do thiết bị hàn robot, đồ đạc hàn và thiết bị ngoại vi gây ra. 
  • Xem xét mức độ nghiêm trọng và khả năng xảy ra thương tích tiềm ẩn và tần suất tiếp xúc với rủi ro của người lao động. 
  • Ngay cả với các cảm biến trên bo mạch và điều khiển tắt khẩn cấp, các công cụ và bộ phận cũng có thể gây nguy hiểm. Các ví dụ bao gồm tăng khả năng tiếp xúc với khói, mức độ gần với các mối nguy hiểm khác, tần suất ra / vào phòng giam, và khả năng tiếp cận của đèn pin và rô bốt.

Tìm hiểu thêm từ các chuyên gia tại VCC Trading

Tự động hóa đổi khác mọi thứ. Từ khối lượng sản xuất đến mức sử dụng tiêu tốn, sơ đồ mặt phẳng cơ sở của bạn đến miêu tả việc làm của nhân viên cấp dưới, thật khó để phóng đại mức độ ảnh hưởng tác động của hàn rô bốt. Đó có phải là sự biến hóa tương thích với bạn ? Liên hệ với

Đánh giá post

Source: https://suanha.org
Category : Điện Máy