Công nghệ hàn bằng robot mới hiện nay đang giúp cho các nhà lắp ráp hàn các bộ phận tốt hơn, nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn. Có hai loại công nghệ được chia sẻ trong bài viết này. Đó là công nghệ hàn laser bằng robot và hàn hồ quang bằng robot.

Hàn bằng cách này hay cách khác đã trở thành ứng dụng hàng đầu đối với robot công nghiệp kể từ khi công nghệ được phát minh. 

Theo Liên đoàn Robot quốc tế, 50% robot trên thế giới được sử dụng để hàn. Cụ thể, 33% được sử dụng cho hàn điểm, 16% đang thực hiện hàn hồ quang và 1% đang thực hiện một số loại hoạt động hàn khác. Với robot sáu trục, người lắp ráp có thể hàn các bộ phận tốt, nhanh, ổn định và an toàn hơn. Khả năng của robot hàn cũng được cải thiện đáng kể trong những năm gần đây, ngay cả khi chúng trở nên dễ sử dụng hơn và ít tốn kém hơn khi triển khai. Một loại công nghệ từng là lĩnh vực duy nhất của các nhà sản xuất phụ tùng gốc (OEM) cho ô tô và các nhà sản xuất lớn khác giờ đây nằm trong tầm tay của các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Có một thắc mắc nhỏ rằng thị trường robot hàn trên toàn thế giới dự kiến sẽ tăng 6,09% mỗi năm cho đến năm 2019, theo công ty nghiên cứu thị trường Technavio.

Công nghệ hàn laser bằng robot

Được thúc đẩy bởi nhu cầu từ ngành công nghiệp ô tô, hàn laser là một trong những ứng dụng phát triển nhanh nhất cho robot sáu trục. Mark Anderson, giám đốc công nghệ và vật liệu tại Comau LLC cho biết, các nhà sản xuất ô tô đang chịu áp lực giảm trọng lượng xe và hàn laser đã giải quyết vấn đề này trên nhiều mặt trận.

Ví dụ, để tiết kiệm trọng lượng, các nhà sản xuất ô tô gia tăng sử dụng các ống hydroformed cho các thành phần khung gầm khác nhau. Việc nối tấm kim loại với các ống như vậy đặt ra một vấn đề đối với hàn điểm điện trở, đòi hỏi phải truy cập vào cả hai mặt lắp ráp. Hàn laser thì không có giới hạn đó. Nó chỉ yêu cầu truy cập vào một mặt mà thôi.

Ngoài ra, do tiêu điểm của chùm tia laser rất nhỏ, các cạnh cho khớp nối có thể hẹp hơn so với tiêu chuẩn được thiết kế để hàn điểm kháng, Anderson nói. Ít kim loại có nghĩa là trọng lượng ít hơn và chi phí thấp hơn.

Ông giải thích thêm, điểm chóp trên súng hàn điểm có thể có đường kính 0,25 inch. Điều đó có nghĩa là cạnh phải rộng tối thiểu 10 hoặc 12 mm. Với công nghệ hàn bằng robot mới này, bạn có thể có kích thước điểm đường kính 1 milimet. Bây giờ, cạnh của bạn có thể chỉ rộng 3 hoặc 4 mm. Đó là tiết kiệm 50% vật liệu.

Nhu cầu giảm trọng lượng xe cũng có các nhà sản xuất ô tô lắp ráp thân xe với nhiều loại vật liệu, nhiều độ dày khác nhau. Tại một thời điểm, tất cả các bộ phận của bảng điều khiển cửa có thể đã được đóng dấu từ cùng một cuộn thép tấm. Ngày nay, cùng một bảng điều khiển cửa có thể bao gồm năm vật liệu khác nhau có độ dày khác nhau.

Hàn laser cũng có ích đối với thách thức đó. Một tia laser có thể tạo ra nhiệt lượng lớn hơn nhiều so với GMAW (hàn hồ quang khí kim loại), Mark X. Oxlade - giám đốc phát triển thị trường hàn và cắt tại ABB Robotics cho biết. Vật liệu khác nhau có thể được nối dễ dàng hơn ở những nhiệt độ cao hơn.

Do kích thước của robot gắp (EAOT), hàn điện trở đòi hỏi một robot khá nặng với khả năng tải trọng cao, khoảng 100 đến 250 pounds. Mặt khác, công cụ dành cho hàn hồ quang khí kim loại nhỏ hơn và nhẹ hơn nên một robot có khả năng tải trọng từ 20 đến 40 pounds đã là đủ.

Hàn laser là một sự kết hợp giữa hai công nghệ trên, Anderson nói. Ngày nay, nguồn ánh sáng laser - một sợi laser, diode hoặc đĩa laser - không phải là một phần của EAOT. Thay vào đó, tia laser được đặt cách xa robot và chùm tia được truyền tới EAOT thông qua cáp quang. Do đó, robot chỉ cần mang theo nhiều loại quang học (đầu laser), dây cáp và dụng cụ phụ trợ, chẳng hạn như bánh xe áp lực để giúp kẹp các bộ phận lại với nhau trong quá trình hàn. Do đó, các nhà lắp ráp có thể chỉ cần một robot có khả năng tải trọng từ 60 đến 90 pounds.

Mặt khác, robot có khả năng tải trọng thấp hơn thường có tầm với ngắn hơn. Vì vậy, nếu muốn có một vùng thao tác lớn hơn, các nhà lắp ráp cần nâng cấp lên một robot có công suất cao hơn.

Gói trang phục cho robot hàn laser tương tự như các loại robot hàn khác, ngoại trừ cáp quang thay thế cho cáp điện.

Gói trang phục cho hàn laser đòi hỏi một số lưu ý khi thiết lập, có lẽ còn nhiều hơn hàn điểm điện trở. Phải tuân thủ các giới hạn bán kính của uốn cong và các dây cáp có thể gây sốc.

Các nhà cung cấp laser như Trumpf Inc. và IPG Photonics Corp đang hợp tác chặt chẽ với các nhà sản xuất phụ tùng gốc robot để hai công nghệ này hoạt động hài hòa. Ví dụ, ABB đã phát triển một giao diện cho phép đầu laser lấy nét có thể lập trình (PFO) của Trumpf được điều khiển thông qua bộ điều khiển robot ABB chứ không phải là một PC bên ngoài.

Điều đó tạo ra những cải tiến lớn trong thời gian chu kỳ, Oxlade nói. Một phần ba đến hai phần ba thời gian chu kỳ điển hình có thể bị bào mòn hoàn toàn bởi khả năng đó. Trước đây, bạn thường phải di chuyển đến một điểm, hàn nó, di chuyển đến điểm khác, v.v ... Bây giờ, phần mềm chỉ đơn giản cho phép bạn thực hiện điều đó như một động tác quét và tiết kiệm phần lớn thời gian chu kỳ.

PFO định vị chùm tia laser với hai gương xoay để tối đa hóa tốc độ xử lý và định vị và giảm thời gian chu kỳ tổng thể. Các tia laser có thể được đặt tại bất kỳ vị trí được xác định trước trong không gian quy trình, hoặc nó có thể được dẫn qua bất kỳ đường viền nào. Có thể hàn điểm, hàn khâu, hàn đường may liên tục và cắt mà không cần di chuyển phôi hoặc quang tập trung.

PFO có sẵn cho cả laser trạng thái rắn xung và sóng liên tục. Độ dài tiêu cự khác nhau từ 90 đến 1.200 mm cho phép kích thước trường xử lý khác nhau.

Quá trình xử lý có thể được thực hiện trong khi quá trình thay đổi ảnh hưởng đang diễn ra, để giảm thiểu thời gian định vị do sự di chuyển của robot và máy quét. Tùy thuộc vào độ dài tiêu cự mà có thể đạt được các khu vực làm việc từ 56 x 56 mm đến 406 x 630 mm.

Với PFO, chuyển động lắc lư của điểm laser được điều chỉnh riêng cho chất lượng đường hàn tối ưu với cả hàn dẫn nhiệt và hàn xuyên sâu.

Một chùm tia laser là rất mảnh. Vì vậy, nếu nó không đạt điểm chính xác, chất lượng có thể giảm. Với PFO, bạn có thể khuếch tán chùm tia. Bạn có thể hòa sắc và lắc lư chùm tia, hơi giống như dệt trong hàn hồ quang.

Do đó, một mối hàn chất lượng cao vẫn có thể được sản xuất ngay cả khi vị trí của các bộ phận bị tắt một chút.

Công nghệ hàn hồ quang bằng robot

Mặc dù hàn laser robot đã thu hút được rất nhiều sự chú ý gần đây, nhưng công nghệ hàn hồ quang robot cũng được cải thiện đáng kể.

Ví dụ, ABB gần đây đã thêm quy trình TIP TIG vào nền tảng công nghệ hàn robot. Được phát triển bởi TIP TIG International AG, quá trình này là một biến thể của hàn hồ quang khí kim loại (GTAW). Thay vì cung cấp dây phụ vào bể hàn với tốc độ liên tục, bộ nạp sẽ khuấy dây qua lại. Dòng điện, được cung cấp bởi một nguồn năng lượng thứ cấp, cũng được áp dụng cho dây phụ.

GTAW nổi tiếng là khó thực hiện với robot sáu trục, bởi vì phần phù hợp trước khi hàn phải chính xác và có thể lặp lại.

Việc rung dây phụ làm cho quá trình dễ tha thứ hơn với sự phù hợp của các bộ phận và làm ướt các bên của khớp dễ dàng hơn. Ngoài ra còn có những lợi ích khác, như đầu vào nhiệt thấp hơn và tốc độ di chuyển cao hơn. Thông thường, GTAW cực kỳ chậm, nhưng với TIP TIG robot, bạn có thể đạt tốc độ GMAW.

Cho dù robot sẽ được sử dụng cho GTAW hay GMAW, các chuyên gia vẫn khuyến cáo một loại máy được thiết kế riêng cho công việc này.

Một ví dụ điển hình là ARC Mate 100iC / 8L của FANUC America Corp Được giới thiệu vào mùa thu năm ngoái, robot có tầm với 2.028 mm và tải trọng 8 kg.

Giống như tất cả các robot FANUC, ARC Mate 100iC / 8L hoạt động với bộ điều khiển R-30iB mới nhất của công ty với các chức năng thông minh tích hợp, như tầm nhìn và điều khiển thứ cấp tích hợp, Mô phỏng Roboguide và Phần mềm kiểm tra vị trí và tốc độ DCS.

Ngoài Model 8L, dòng ARC Mate 100iC bao gồm Model 12 với tầm với 1.420 mm và tải trọng 12 kg, và Model 7L với tầm với 1.632 mm và tải trọng 7 kg. Các robot có thể được gắn vào sàn, trên cao hoặc ở một góc, và khớp 3 có thể được lật.

Mark Scherler, tổng giám đốc các tài liệu tham gia tại FANUC America Corp, nói: Một trong những mục tiêu chính của chúng tôi khi thiết kế sê-ri 100iC là tạo ra một robot có dấu chân nhỏ gọn, nhưng tầm với và hành trình tối đa để tiếp cận xung quanh bất kỳ bộ phận nào và hướng mỏ hàn đến các khu vực khác nhau của bộ phận. 

Tất cả các robot 100iC đều có cổ tay rỗng, giúp đơn giản hóa việc định tuyến cáp và ống, loại bỏ các vấn đề quản lý cáp, Scherler nói. So với các gói trang phục truyền thống, được gắn bên ngoài trên cánh tay robot Robot, định tuyến bên trong của ARC Mate 100iC cho phép gói trang phục đi theo phạm vi chuyển động của robot, đơn giản hóa việc lập trình và loại bỏ các lo lắng về việc uốn, giật hoặc đứt cáp.

Robot ARC Mate 100iC và Bộ điều khiển R-30iB có thể được tích hợp trong một hệ thống hàn bao gồm cáp mỏ hàn, bộ cấp dây và nguồn điện hàn. FANUC đã hợp tác chặt chẽ với nhà cung cấp thiết bị hàn Lincoln Electric Co. để phát triển giao diện dựa trên Ethernet - ArcLink XT - giữa bộ điều khiển robot và nguồn cung cấp năng lượng hàn.

Kết quả là, tất cả các công việc thiết lập cho một ứng dụng hàn hồ quang robot có thể được thực hiện thông qua mặt dây chuyền dạy robot Robot. Không có chương trình bổ sung nào cần phải được thực hiện với nguồn cung cấp.

Một công nghệ hàn bằng robot mới khác để hàn hồ quang robot là hàn “không dùng vật cố định”. Thông thường, hàn hồ quang robot đòi hỏi các bộ phận phải được định vị một cách cứng nhắc và chính xác trong một vật cố định đắt tiền thường được thiết kế chỉ dành cho ứng dụng đó.

Với cách hàn không dùng vật cố định, phần chân được đặt an toàn trong một vật cố định đơn giản hơn. Sau đó, một robot sáu trục được điều khiển bằng thị giác - được thiết kế để xử lý vật liệu nhặt phần cần hàn - đặt nó vào vị trí trên phần chân và giữ nó ở đó trong khi robot hàn hồ quang 100iC thực hiện nhiệm vụ của mình.

Loại công nghệ này giúp làm giảm chi phí vốn của bạn. Bạn sẽ không cần phải xây dựng đồ chuyên dụng cho mọi công việc. Nó giúp bạn làm việc linh hoạt hơn.

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !

Hotline / Zalo: 0903 666 014

Website: https://uniduc.com/vi

-------------////--------------------------------------------////------------

HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.