Роботизированная рука для сварки

Когда слышишь 'роботизированная рука для сварки', многие сразу представляют футуристичные линии с десятками манипуляторов, но в реальности всё чаще сталкиваешься с тем, что даже базовые KUKA KR QUANTEC могут не справиться с деформацией тонкостенных профилей. Вот где начинается настоящая работа.

Почему робот — это не просто 'автоматическая горелка'

До сих пор встречаю заказчиков, которые думают, что купил манипулятор — и все проблемы со швами исчезли. На деле же, например, при сварке нержавейки толщиной 1.5 мм приходится буквально часами подбирать баланс между скоростью подачи проволоки и колебаниями горелки. Один раз чуть не угробили партию кожухов из-за того, что не учли тепловую деформацию — робот-то варил идеально, но детали 'уезжали' на 3-4 мм.

Особенно интересно наблюдать, как с этой проблемой справляются в ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи — они ведь изначально специализировались на мотор-колесах для AGV, но когда начали внедрять сварочные комплексы, столкнулись с необходимостью синхронизации перемещения заготовки и работы манипулятора. Их инженеры как-то показывали, как переделали систему позиционирования на базе своих же разработок для автономных мобильных роботов.

Кстати, про программное обеспечение — тут многие ошибаются, думая, что достаточно стандартных решений. Мы в прошлом году пробовали адаптировать китайский софт от ZHLUN (это как раз платформа https://www.zhlun.ru), так там оказалась любопытная функция предсказания деформаций на основе тепловых моделей. Не панацея, но для серийных деталей срабатывает.

Кейс: когда робот не справляется с 'неидеальным' металлом

Был у нас проект по сварке рам для складской техники — казалось бы, типовая задача. Но металл поступал разной партией, с колебаниями по химическому составу. Робот FANUC ARC Mate 100iC с системой распознавания шва вроде бы должен компенсировать, а на практике пришлось вводить три разных режима для разных партий.

Самое неприятное — когда появляются скрытые поры. Один раз после трёх месяцев работы вдруг обнаружили, что в ответственных узлах идёт микроскопическая пористость. Причина оказалась в том, что система подачи газа не успевала за резкими изменениями скорости сварки при сложных траекториях. Пришлось ставить дополнительный ресивер прямо на манипуляторе.

Тут как раз пригодился опыт команды из Гуанчжоу Колесо Мудрости — они с их 15-летним опытом в разработке мобильных роботов предложили пересмотреть всю систему газоснабжения, используя наработки от своих беспилотных транспортных средств. Не скажу, что это решило все проблемы, но стабильность повысили процентов на 40.

Мелочи, которые превращаются в проблемы

Никогда не забуду, как из-за вибрации от соседнего пресса у нас полгода не могли добиться стабильного провара в верхних положениях. Казалось бы, фундамент отдельный, частотные анализаторы — а оказалось, что резонанс передаётся через систему вентиляции. Пришлось разрабатывать антивибрационные подвесы для всего сварочного поста.

Ещё один момент — износ токоподводов. На роботах с большим количеством циклов медные жилы в кабельно-шланговых пакетах начинают ломаться уже через 8-10 месяцев. Стандартные решения не всегда помогают, пришлось экспериментировать с разными марками кабелей. Кстати, на zhlun.ru я потом нашёл интересные данные по ресурсным испытаниям — они там много с мотор-колесами работают, и у них есть статистика по вибронагрузкам.

Особенно забавно было, когда мы попробовали применить систему технического зрения для контроля швов — оказалось, что брызги от сварки за месяц работы закоптили оптику так, что алгоритмы перестали распознавать границы. Пришлось разрабатывать систему продувки с фильтрацией — простейшее решение, но почему-то в документации производителя про это ни слова.

Интеграция с производственными линиями — боль отдельная

Когда мы первый раз подключали сварочного робота к системе учёта производства, выяснилось, что его контроллеры не могут передавать данные о реальном времени цикла — только усреднённые показатели. Для планирования загрузки это катастрофа. Пришлось ставить дополнительные датчики и писать промежуточное ПО.

Особенно интересный опыт получился при интеграции с AGV — вот где действительно пригодились компетенции Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи. Их мобильные роботы должны были подвозить заготовки к сварочным постам, но выяснилось, что позиционирование с точностью до миллиметра занимает слишком много времени. Решили через их же платформу дорабатывать алгоритмы — получилось сократить время на 30%.

Сейчас вот экспериментируем с предиктивным обслуживанием — пытаемся по данным с датчиков вибрации предсказывать износ горелок. Пока получается с переменным успехом — иногда срабатывает, иногда выдаёт ложные срабатывания. Но в целом тенденция положительная.

Что в сухом остатке? Опыт против рекламных буклетов

Главный вывод за последние годы — не бывает универсальных решений. Да, базовые операции типа точечной сварки стандартных деталей робот отрабатывает стабильно. Но как только начинаются сложные пространственные швы, разнородные материалы или требования к эстетике — тут начинается настоящая работа.

Мне нравится, как в ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости подходят к проблеме — они не пытаются сделать 'робота для всего', а создают специализированные решения под конкретные технологические процессы. Может, потому что у них за плечами 15 лет разработок в области мотор-колес и автономных систем.

Сейчас вот смотрю на их новые разработки для тяжелых беспилотных транспортных средств — интересно, нельзя ли эти технологии адаптировать для позиционирования крупногабаритных деталей под сварку. В теории их системы навигации должны давать ту самую миллиметровую точность, которой нам так не хватает.

В общем, если кому-то кажется, что роботизированная сварка — это просто и понятно, значит, он с ней всерьёз не сталкивался. Каждый новый проект — это десятки подводных камней, но когда всё-таки удаётся настроить процесс... Это та самая магия, ради которой всё и затевалось.