홈이 있는 맞대기 조인트를 로봇식으로 용접

수년에 걸쳐 로봇 공학이 용접 공정의 품질과 효율성을 향상시키는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지에 대한 기사가 계속해서 작성되었습니다. 이러한 기사의 대부분은 부품 간 용접 접합부의 변형을 최소화하고 우수한 핏업을 제공하는 견고하게 설계된 고정 장치에 경량 부품을 용접하는 응용 분야를 다루고 있습니다.

하지만 부품이 너무 커서 고정할 수 없고 절단, 성형 및 수동 피팅 프로세스로 인해 발생하는 큰 공차를 감당해야 한다면 어떻게 될까요? 3인치 두께의 철판에 맞대기 이음을 용접할 때 철판 가장자리가 화염 절단된 경우에는 어떻게 됩니까? 로봇 공학이 이러한 응용 분야의 품질과 효율성을 계속 향상시킬 수 있습니까? 짧은 대답은 '예'입니다.

이러한 응용 분야의 가장 어려운 측면 중 하나는 홈 조인트에 맞대기 용접을 하는 것입니다. 일반적으로 좋은 품질의 용접을 만들기 위해 위치 및 체적 변경이 모두 필요한 큰 변형이 있기 때문입니다.

기존 로봇 프로그래밍 접근 방식

로봇 용접 설정에 대한 기존 접근 방식을 사용하면 로봇은 기계 팔을 조작하고(조깅) 공간과 용접 이음새를 따라 일련의 위치(점)를 기록(교육)하여 프로그래밍됩니다(참조:그림 1 ). 사용된 로봇 및 용접 장비에 따라 용접 매개변수를 로봇 데이터 구조의 파일이나 일정에 설정할 수 있습니다. 또한 로봇 프로그램에서 직접 코딩하거나 용접기에서 "작업"으로 직접 설정할 수도 있습니다(마지막 옵션은 유연성이 가장 낮은 옵션입니다).

프로그램이 완료된 후 로봇은 높은 수준의 반복성으로 이 구조를 간단히 재생합니다. 부품 맞춤 및 부품 위치에 변화가 없으면 기존 접근 방식이 완벽하게 작동합니다.

사실, 대형 부품을 용접할 때 용접 어셈블리가 매우 단순하고 쉽게 고정될 수 없다면 기존 접근 방식을 적용하는 것은 거의 불가능합니다. 어떤 유형의 자동화를 사용하여 플레이트에 홈 조인트를 용접해 본 적이 있는 사람이라면 누구나 증명할 수 있듯이 맞춤의 변화는 전체 용접 품질에 큰 타격을 줄 수 있습니다. 조인트 오정렬과 가장자리 준비 및 홈 개구부의 변화는 제대로 처리되지 않으면 많은 품질 문제를 초래할 수 있으며 궁극적으로 조인트 실패를 초래할 수 있습니다. 맞춤 변형은 용접 시간 증가, 용접 필러 금속 및 가스 소비 증가 등 용접 비용 증가로 이어질 수도 있습니다.

이러한 용접을 자동화하는 데 있어 가장 어려운 점은 부품 간 맞춤의 변화에 ​​있습니다.

다음 치수의 V 홈과 같은 일반적인 홈 설계를 살펴보면 용접 단면적(용접 캡 제외)이 다음과 같이 표시됩니다.그림 2.

이 조인트의 루트 개구부가 1/16인치만 증가하면 용접 부피는 11.2% 증가합니다. 이는 약 2개의 ¼인치에 해당합니다. 필렛 용접. 이 정보는 결코 새로운 것이 아닙니다. 그러나 이 문제를 이해하는 것은 성공적인 로봇 용접 작업을 개발하는 데 중요합니다.

그림 1

솔기 추적 및 터치 감지 제한 사항

이러한 조인트가 일반적으로 발견되는 대형 용접물의 기존 로봇 처리는 일반적으로 아크를 통한 솔기 추적 및 터치 감지 기능을 사용합니다(참조:그림 3그리고4 ). 이 기능은 접합부를 찾은 다음 용접하는 동안 접합부를 추적하는 데 사용됩니다. 또한 소프트웨어 및 일부 하드웨어를 통해 대부분의 로봇에서 사용할 수 있습니다.

이 접근 방식은 매우 일반적이며 여전히 고급 처리 설정으로 간주되지만 용접 홈 조인트에 대한 구현에는 큰 제한이 있습니다. 앞서 언급한 바와 같이 대형 부품의 홈 조인트는 맞춤에 큰 변화가 있어 용접량이 달라지는 경우가 많습니다. 다음은 로봇이 해결해야 할 몇 가지 추가 과제입니다. • 조인트 볼륨이 증가하면 용접 조인트 언더필이 발생합니다.• 조인트 볼륨이 감소하면 용접 조인트 오버필이 발생합니다. • 핏업 변경의 심각도에 따라 패스 간 콜드 랩을 방지하기 위해 용접 패스와 레이어 순서를 변경해야 할 수도 있습니다. 차가운 랩은 융합 부족 및 함유물을 초래할 수 있습니다.• 조인트 맞춤의 변화로 인해 노즐 끌림이 발생할 수 있습니다.• 측벽 융합 문제가 발생할 수 있습니다.