Facteurs clés dans la conception et l’intégration de cellules de soudage robotisées

Le soudage robotisé peut améliorer la cohérence de la production et réduire le travail manuel répétitif, mais l'automatisation réussie dépend de bien plus que le robot de soudage lui-même.

Une cellule de soudage robotisée complète combine un robot, un équipement de soudage, des appareils, le positionnement de la pièce, des systèmes de contrôle et des mesures de sécurité.le système peut avoir de longs cycles, une programmation difficile, une qualité de soudage incohérente ou des interruptions de production fréquentes.

Pour les fabricants qui planifient une nouvelle chaîne de soudage ou une mise à niveau d'un procédé existant, il est essentiel de comprendre les principaux facteurs de conception et d'intégration.

Le robot doit correspondre aux dimensions de la pièce, aux positions de soudage, à la configuration de la torche et au cycle de production requis.

Les facteurs de sélection importants sont les suivants:

• Capacité de charge utile, y compris la torche de soudage et l'équipement monté

• Portée et enveloppe de travail

• Orientation de l'outil requise

• Répétabilité et performances de mouvement

• Position de montage

• Exigences en matière de processus de soudage et de production

Un robot industriel à six axes est généralement considéré pour les applications de soudage car il offre une flexibilité dans le positionnement de la torche autour de pièces complexes.

Modèles de robots de fabricants tels queFANUC et KUKALe modèle approprié dépend de la portée requise, de la charge utile, des exigences d'application et de la compatibilité avec le matériel de soudage proposé.

Le choix d'un robot basé uniquement sur sa portée nominale ou sa charge utile peut entraîner des difficultés lorsque la torche doit accéder à des endroits de soudure restreints.

Le dispositif maintient la pièce à usiner dans la position requise pendant le soudage.

Une mauvaise conception des luminaires peut entraîner un positionnement incohérent des pièces, un accès difficile à la torche et des ajustements répétés pendant la production.

Un luminaire approprié doit tenir compte des éléments suivants:

• Dimensions et tolérances de la pièce

• Méthode de serrage

• Accessibilité des coutures de soudure

• Exposition à la chaleur et aux éclaboussures

• Espace de chargement et de déchargement

• Positionnement répétable

• Exigences relatives au passage à l'installation

Pour une production répétitive, le positionnement constant de la pièce est particulièrement important.Même un robot bien programmé peut produire des résultats insatisfaisants si la pièce se déplace ou varie considérablement entre les cycles..

Lorsque plusieurs variantes de pièces sont impliquées, la conception des luminaires devrait également tenir compte des changements de produit.

Le robot de soudage et l'équipement de soudage doivent fonctionner ensemble comme un système intégré.

En fonction du procédé, l'équipement peut inclure une source d'alimentation de soudage, une torche, un alimentateur de fil, une station de nettoyage de torche, un ensemble de câbles et des dispositifs de surveillance du processus.

La sélection doit refléter le matériau, l'épaisseur de la pièce, la conception de la jointure, la méthode de soudage et les conditions de production requises.

L'arrangement de montage de la torche est également important: le robot doit être en mesure de maintenir l'angle de torche requis et d'accéder à la couture de soudure sans interférence excessive de la pièce ou du dispositif.

Avant d'acheter un équipement, confirmez les interfaces électriques requises, la méthode de communication et les fonctions de contrôle avec le robot et les fournisseurs d'équipements de soudage.

Un positionneur de soudage fait pivoter ou réorienter une pièce afin d'assurer un accès plus approprié à la soudure.

Les positionneurs peuvent être utiles lorsque le robot doit souder différents côtés d'un composant ou lorsqu'une orientation fixe de la pièce créerait des angles de torche difficiles.

Lors de l'intégration d'un positionneur, il convient de considérer:

• Poids et dimensions de la pièce

• Plage de rotation requise

• Précision de positionnement

• Coordination avec le mouvement du robot

• Montage de l'appareil

• Routage des câbles et des services publics

• Temps de cycle requis

Pour les pièces plus simples, un dispositif fixe peut être suffisant.Le mouvement coordonné du robot et du positionneur peut améliorer l'accessibilité et la cohérence des processus.

Le chemin de soudage doit correspondre à la géométrie des joints et au procédé de soudage requis.

Les ingénieurs doivent tenir compte de l'orientation de la torche, des positions d'approche et de départ, de la distance de collision, de l'itinéraire des câbles et de l'ordre dans lequel les soudures sont terminées.

La séquence peut affecter à la fois le temps de cycle et la déformation de la pièce. Pour certaines pièces, l'ordre de soudage et la répartition de la chaleur peuvent devoir être considérés en même temps que le mouvement du robot.

La programmation et la simulation hors ligne peuvent aider à évaluer l'accessibilité, à identifier les collisions potentielles et à revoir la disposition de la cellule proposée avant la mise en service physique.

Toutefois, les résultats de la simulation doivent être validés lors de l'installation et de l'essai avec l'équipement et les pièces de travail réels.

Une cellule de soudage robotisée comprend souvent plusieurs dispositifs qui doivent fonctionner dans la séquence correcte.

Il peut s'agir notamment:

• Contrôleur de robot

• Source d'alimentation de soudage

• Des pinces de fixation

• Positionneuse

• Capteurs

• Équipement de chargement de pièces

• PLC

• Dispositifs de sécurité

Par exemple, le robot ne doit pas commencer un cycle de soudage tant que la pièce n'est pas correctement placée et que les conditions de serrage nécessaires ne sont pas confirmées.

La séquence de contrôle devrait également traiter de la gestion des défauts, de l'achèvement du cycle, de l'intervention de l'opérateur et de la récupération après les interruptions.

Une communication fiable entre le robot et les équipements périphériques est importante pour une production stable.

Le soudage robotique comporte plusieurs dangers, notamment les rayonnements de l'arc de soudage, les surfaces chaudes, les fumées, les étincelles et les machines en mouvement.

Une conception de sécurité appropriée peut inclure des dispositifs de protection, des verrouillages des portes d'accès, des fonctions d'arrêt de sécurité et des mesures appropriées pour les fumées de soudage et les dangers électriques.

Les mesures de protection requises dépendent de l'application complète, de l'équipement, du lieu de travail et des réglementations applicables.

La sécurité doit être prise en considération lors de la mise en page initiale et de la conception du système plutôt que d'être ajoutée seulement après l'installation du robot.

La vitesse de déplacement du robot ne détermine pas l'ensemble du taux de production.

Le cycle complet peut inclure le chargement, le serrage, le soudage, le déplacement du positionneur, l'inspection et le déchargement de la pièce.

Afin d'évaluer le temps de cycle cible, les fabricants doivent identifier chaque étape et déterminer où des retards peuvent survenir.

Les améliorations possibles comprennent:

• Réduction des déplacements inutiles des robots

• Amélioration du chargement et du déchargement des luminaires

• Optimisation de la séquence de soudage

• Coordination des mouvements du robot et du positionneur

• Réduction du temps d'attente évitable

• Planification des procédures de changement appropriées

L'objectif est d'améliorer l'ensemble du processus de soudage plutôt que d'optimiser le robot isolément.

La fourniture de détails clairs sur l'application aide les fournisseurs à évaluer les exigences en matière d'équipement et la complexité de l'intégration.

Préparez les informations suivantes, le cas échéant:

• Dessins et dimensions de la pièce à usiner

• Type de matériau et épaisseur

• Emplacements de soudage et détails des joints

• Volume de la production

• Temps de cycle requis

• Exigences relatives au procédé de soudage

• Exigences en matière de fixation et de positionnement

• Espace disponible au sol

• Équipement de soudage existant

• Interfaces de sécurité et de contrôle requises

Des échantillons de pièces, des vidéos de production et des dessins de mise en page peuvent également être utiles lors de l'évaluation technique.

Le succès du soudage robotisé dépend de l'intégration du robot, de l'équipement de soudage, des accessoires, des dispositifs de positionnement, des commandes et des systèmes de sécurité.

Le choix d'un robot adapté n'est qu'une première étape: le positionnement de la pièce, l'accès à la torche, la séquence de soudage, la communication et la planification du temps de cycle influent tous sur les performances du système final.

Pour les fabricants qui envisagent l'automatisation du soudage,l'évaluation de la cellule de soudage complète avant l'achat de l'équipement peut aider à réduire les difficultés d'intégration et à créer un processus de production plus fiable.