ربات جوشکاری یک فناوری پیشرفته است که صنعت جوشکاری را متحول کرده است. این سیستم های روباتیک پیشرفته قادر به انجام کارهای پیچیده جوشکاری با دقت و کارایی فوق العاده هستند.
این مقاله مقدمهای عمیق برای جوشکاری با ربات ارائه میکند و ویژگیهای کلیدی، کاربردها، مزایا و چشماندازهای آینده آن را برجسته میکند. اگر می خواهید با این فناوری در حال رشد بیشتر آشنا شوید و با استفاده از ربات جوشکاری صنعت خود را متحول کنید، تا پایان همراه ما باشید.
نگاهی به تاریخچه ربات جوشکاری
شاید فکر کنید که جوشکاری با ربات ها در چند سال اخیر رایج شده و یک فناوری نوپا است؛ اما در اصل اینگونه نیست! حقیقت این است که این فناوری حدود 60 سال است که وجود دارد. حال بیاید باهم نگاهی اجمالی به نحوه تکامل ربات جوشکاری بندازیم:
در سال 1954، اولین ربات قابل برنامه ریزی توسط جورج دیول(George Devol) اختراع شد. این شخص بعد ها به سازنده اولین ربات صنعتی جهان معروف شده و اقدام به تاسیس اولین شرکت رباتی Unimation کرد. به عبارت دیگر اولین ربات صنعتی توسط Devol و همکارانش در این شرکت ساخت شد که نام آن Unimate بود.
بعد ها این ربات در نیوجرسی توسط کارخانه خودروسازی جنرال موتورز (GM) مورد استفاده قرار گرفت. این ربات با انجام جوشکاری نقطه ای(spot welding) و استخراج قالب های ریخته گری، بازخوردهای مثت زیادی دریافت کرد. در نتیجه محبوبیت این ربات جوشکاری در سرتاسر جهان گسترش یافت.
پس از آن، با پیشتیبانی مالی جنرال موتورز، در سال 1978، ماشین جهانی قابل برنامه ریزی برای مونتاژ (PUMA) توسط Unimation ساخته شد که در حال حاضر نیز از آن در صنعت استفاده می شود. جوشکاری با ربات و صنعت ربات های صنعتی در دهه 1980 دچار رشد چشمگیری شد و شرکت های مختلف اقدام به ساخت ماشین های جوشکاری رباتیک جدیدی کردند.
از آن دهه تا کنون همچنان شرکت ها به توسعه ربات های جوشکاری ادامه داده اند و در نتیجه این اقدامات کارایی ربات ها بهبود یافته و طرح ها ساده تر شده اند. حال در آینده نیز مطمئنا شاهد تحولات بزرگ در این حیطه خواهیم بود.
اجزای ربات جوشکاری
ربات های جوشکاری نوعی ربات صنعتی هستند که به طور خاص برای انجام کارهای جوشکاری با دقت و کارایی بالا طراحی شده اند. این ربات ها مجهز به فناوری پیشرفته ای هستند که آنها را قادر می سازد تا به طور مستقل فرآیندهای جوشکاری را با حداقل دخالت انسان انجام دهند. درک نحوه کار جوشکاری رباتیک شامل بررسی اجزا و فرآیندهای مختلف درگیر در عملکرد آنها است.
این نوع ربات ها از چندین جزء کلیدی از جمله بازوی ربات، مشعل جوشکاری، حسگرها، کنترل کننده و منبع تغذیه تشکیل شده اند. در این بخش هر کدام از این موارد را توضیح داده ایم.
1. بازوی ربات
بازوی ربات وظیفه انتقال مشعل جوش را به محل مورد نظر روی قطعه کار و کنترل فرآیند جوشکاری بر عهده دارد.
2. مشعل جوشکاری
مشعل جوشکاری وسیله ای است که قوس الکتریکی لازم برای جوشکاری را ایجاد می کند.
3. حسگر
حسگرها موقعیت قطعه کار را تشخیص می دهند و از قرارگیری دقیق مشعل جوش اطمینان می دهند.
4. کنترلر ربات جوشکاری
کنترلر مغز ربات است که وظیفه برنامه ریزی حرکات ربات و هماهنگی فرآیند جوشکاری را بر عهده دارد. ورودی را از حسگرها دریافت می کند و این اطلاعات را به دستوراتی ترجمه می کند که بازوی ربات و مشعل جوشکاری را کنترل می کند.
5. منبع تغذیه
منبع تغذیه نیز انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تولید قوس جوش و ذوب قطعات فلزی متصل به یکدیگر را فراهم می کند.
نحوه جوشکاری با ربات
حال که با اجزای ربات جوشکاری آشنا شدید، درک نحوه عملکرد آن بسیار آسان است. عملیات ربات با برنامه ریزی حرکات ربات و پارامترهای جوش آغاز می شود. این شامل وارد کردن ابعاد قطعه کار، نوع فرآیند جوشکاری مورد استفاده، سرعت جوش و طول قوس است. پس از بارگذاری برنامه در کنترلر، ربات، آماده شروع جوشکاری است.
همانطور که ربات مشعل جوش را در امتداد قطعه کار حرکت می دهد، یک قوس الکتریکی ایجاد می کند که فلز را به حالت مذاب گرم می کند. فلز مذاب حاصل از قطعات کار با هم ذوب می شود و یک اتصال جوش قوی و بادوام ایجاد می کند. بازوی ربات سرعت و طول قوس ثابتی را برای اطمینان از جوشهای ثابت و با کیفیت حفظ می نماید.
سنسورها با ارائه بازخورد در مورد موقعیت قطعه کار و کیفیت جوش نقش مهمی در عملکرد ربات جوش دارند. اگر حسگرها هرگونه انحراف از پارامترهای برنامه ریزی شده را تشخیص دهند، کنترل کننده می تواند تنظیماتی را در زمان واقعی انجام دهد تا اطمینان حاصل شود که فرآیند جوشکاری در مسیر خود باقی می ماند.
مزایای استفاده از ربات جوشکاری
جوشکاری رباتی یک فناوری انقلابی است که با مزایای بی شمار خود صنعت جوشکاری را متحول می کند. در این بخش اگر اجازه دهید، ما درباره مزایای جوشکاری با ربات و اینکه چگونه روش جوشکاری را متحول کرده است، بحث می کنیم. مزایای این فناوری عبارت است از:
دقت و صحت بالا
یکی از مزایای اصلی جوشکاری با ربات دقت و صحت آن است. رباتها مجهز به حسگرها و فناوری پیشرفتهای هستند که به آنها اجازه میدهد تا با دقت فوقالعاده بالایی جوشکاری کنند و هر بار از جوشهای ثابت و باکیفیت اطمینان حاصل کنند. این دقت برای صنایعی که نیاز به جوشکاری دقیق دارند، مانند صنایع خودروسازی و هوافضا بسیار مهم است.
سرعت و کارایی بالا با ربات جوشکاری
یکی دیگر از مزایای جوشکاری رباتی سرعت و کارایی آن است. رباتها میتوانند با سرعتی بسیار سریعتر از جوشکارهای انسانی جوش بدهند که منجر به افزایش بهرهوری و کاهش زمان تولید میشود. این می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه برای شرکت ها شود؛ زیرا زمان و نیروی انسانی کمتری برای فرآیندهای جوشکاری مورد نیاز است.
ایمنی بالا
جوشکاری با ربات برای کارگران نیز ایمن تر است. زیرا نیاز به انجام کارهای خطرناک جوشکاری توسط انسان را از بین می برد. رباتها میتوانند در محیطهای خطرناک مانند دمای بالا یا فضاهای محدود کار کنند، بدون اینکه کارگران انسانی را در معرض خطر قرار دهند. این امر احتمال حوادث و صدمات محل کار را کاهش می دهد و به طور کلی عملیات جوشکاری را ایمن تر می کند.
کیفیت بالا
علاوه بر این، استفاده از ربات جوشکاری می تواند کیفیت کلی جوش ها را بهبود بخشد. رباتها میتوانند به طور مداوم مقدار مناسب گرما و فشار را برای تولید جوشهای باکیفیت و مطابق با استانداردهای صنعت اعمال کنند. این می تواند منجر به نقص و کار مجدد کمتر شده و در دراز مدت باعث صرفه جویی در زمان و هزینه شرکت ها شود.
کاهش هزینه ها
جوشکاری با ربات ها همچنین می تواند هزینه های نیروی کار را برای شرکت ها کاهش دهد؛ زیرا برای انجام کارهای جوشکاری به جوشکار انسانی کمتری نیاز است. این می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها در طول زمان شود؛ چون شرکت ها می توانند برای انجام بیشتر کارهای جوشکاری به ربات ها اعتماد کنند. علاوه بر این، ربات جوشکاری می تواند به کاهش مشکلات مربوط به کمبود جوشکاران ماهر در صنعت کمک کند.
معایب استفاده از ربات جوشکاری
در حالی که ربات جوشکاری چندین مزیت مهم مانند افزایش بهره وری و دقت را ارائه می دهد اما معایبی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفت. مثلا:
هزینه های پیاده سازی بالا
یکی از اشکالات اصلی جوشکاری با ربات هزینه اولیه بالای پیاده سازی و نگهداری سیستم های رباتیک است. خرید ربات ها، تجهیزات جوشکاری و نرم افزار می تواند سرمایه گذاری قابل توجهی برای شرکت ها به ویژه کسب و کارهای کوچک باشد.
پیچیدگی برنامه نویسی و نگهداری
یکی دیگر از معایب، پیچیدگی برنامه نویسی و نگهداری است. ربات ها به تکنسین های ماهر برای برنامه ریزی و نگهداری آنها نیاز دارند که می تواند پرهزینه و وقت گیر باشد. علاوه بر این، ربات ها ممکن است نتوانند به اندازه جوشکاران انسانی با شرایط جوشکاری در حال تغییر سازگار شوند. این می تواند منجر به کاهش راندمان و افزایش زمان خرابی شود.
مناسب نبودن ربات جوشکاری برای همه پروژه ها
علاوه بر این ها، جوشکاری رباتی ممکن است برای همه انواع پروژه های جوشکاری مناسب نباشد. برخی از پروژهها ممکن است به سطح بالاتری از سفارشیسازی و انعطافپذیری نیاز داشته باشند که رباتها قادر به ارائه آن نباشند. جوشکاران انسانی ممکن است برای انجام این نوع پروژه ها مجهزتر باشند؛ زیرا می توانند تکنیک ها و فرآیندهای خود را بر اساس نیازهای خاص کار تنظیم کنند.
عدم قضاوت و شهود انسان
محدودیت دیگر جوشکاری با ربات، عدم قضاوت و شهود انسان است. رباتها طوری برنامهریزی شدهاند که مجموعهای از دستورالعملها و پارامترها را دنبال کنند اما ممکن است مانند جوشکاران انسانی نتوانند تصمیمات یا تنظیماتی را در محل اتخاذ کنند. این می تواند منجر به خطا و ناکارآمدی در فرآیند جوشکاری شود.
کاهش فرصت شغلی برای انسان ها
همچنین استفاده از ربات جوشکاری می تواند منجر به جابجایی شغل و از دست دادن شغل برای جوشکاران انسانی شود. از آنجایی که شرکتها در سیستمهای خودکار سرمایهگذاری میکنند، ممکن است اتکای خود را به نیروی انسانی کاهش دهند که منجر به اخراج و ناامنی شغلی برای کسانی که در صنعت جوشکاری هستند، میشود. این می تواند تأثیرات منفی اجتماعی و اقتصادی بر جوامعی داشته باشد که برای اشتغال به مشاغل جوشکاری متکی هستند.
آسیب پذیری بالا
سیستمهای جوشکاری ربات میتوانند در برابر مسائل فنی و نقصها آسیبپذیر باشند که منجر به خرابی و کاهش بهرهوری میشود. هزینه های نگهداری و تعمیر سیستم های رباتیک نیز می تواند گران باشد و به هزینه های عملیاتی کلی برای شرکت هایی که از جوش ربات استفاده می کنند بیفزاید.
انواع مختلف ربات جوشکاری
در بازار برندهای متنوعی از جوشکارهای رباتیک موجود است. برای اینکه از بین این انواع مختلف بتوانید مناسب ترین ربات را برای صنعت خود انتخاب کنید، باید انواع مختلف ربات ها و فراند جوشکاری آنها را بشناسید. ما در ادامه انواع مختلف ربات ها برای جوشکاری را بعلاوه عملکرد هر کدام، بررسی کرده ایم که به شرح ذیل اند:
ربات جوش نقطه ای مقاومتی
ربات های جوش نقطه ای مقاومتی دستگاه های پیشرفته ای هستند که در صنایع مختلف برای اتصال ورق های فلزی به یکدیگر استفاده می شوند. این ربات ها مجهز به الکترودهای مخصوصی هستند که فشار وارد کرده و جریان الکتریکی بالایی را از قطعات فلزی عبور می دهند و پیوندی محکم و بادوام ایجاد می کنند. رباتها طوری برنامهریزی شدهاند که فرآیند جوشکاری را دقیقاً کنترل کنند و هر بار از جوشهای ثابت و باکیفیت اطمینان حاصل کنند.
رباتهای جوش همکار (Collaborative Welding Robots)
یکی از تفاوت های ربات های جوش مشترک نسب به سایر انواع، توانایی آن ها برای کار در مجاورت اپراتورهای انسانی بدون ایجاد خطر ایمنی است. این امر با استفاده از ویژگیهای ایمنی پیشرفته مانند حسگرهایی که میتوانند حضور انسانها را تشخیص دهند و بر اساس آن سرعت و مسیر حرکت آنها را تنظیم کنند، ممکن میشود.
ربات جوش قوس فلزی محافظ (SMAW)
جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW) یک شکل رایج از جوشکاری قوس رباتیک است که در صنایع مختلف برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر استفاده می شود. این فرآیند شامل ایجاد یک قوس الکتریکی بین فلز پایه و یک میله الکترود مصرفی با پوشش شار است. گرمای شدید تولید شده توسط قوس، سطوح فلزی را ذوب میکند و به آنها اجازه میدهد تا با سرد شدن جوش به یکدیگر جوش بخورند.
یکی از اجزای کلیدی SMAW روباتیک، میله الکترود است که نقش مهمی در تولید جوش با کیفیت بالا دارد. پوشش شار روی میله الکترود نیز اهداف متعددی را انجام می دهد. از جمله جلوگیری از آلودگی جوش، تثبیت قوس، ایجاد یک محافظ گاز برای کاهش اکسیداسیون و تضمین یک حوضچه جوش تمیز. همچنین بازوی رباتیک نگهدارنده میله الکترود را می توان طوری برنامه ریزی کرد که با دقت در امتداد درز جوش حرکت کند و از توزیع یکنواخت گرما و همجوشی بهینه قطعات فلزی اطمینان حاصل کند.
سایر انواع ربات جوشکاری:
- جوشکاری قوسی تنگستن با گاز رباتیک (GTAW/TIG)
- جوشکاری قوسی فلزی با گاز رباتیک (GMAW/MIG)
- ربات جوش پلاسما
- ربات جوش لیزری
ربات جوشکاری ایرانی
در ایران نیز استفاده از ربات های جوشکاری معمول شده و شرکت های مختلف اقدام به طراحی و ساخت این نوع ربات ها کرده اند. مثلا ربات جوشکاری سورنا که برای اولین بار به دست مهندسان ایرانی طراحی و تولید شده، ابزاری قدرتمند جهت جوشکاری با روشهای میگ/مگ و توپودری و تیگ اتوماتیک می باشد.
سخن پایانی
در نتیجه، جوشکاری رباتیک یک فناوری پیشرفته است که صنعت جوشکاری را متحول کرده است. این سیستم ها مزایای متعددی از جمله افزایش بهره وری، دقت و ایمنی را ارائه می دهند. در حالی که برخی از چالش های مرتبط با جوشکاری رباتیک وجود دارد، آینده برای این فناوری نوآورانه روشن به نظر می رسد. با ادامه پیشرفت فناوری، سیستمهای جوشکاری رباتیک نقش حیاتی فزایندهای در فرآیندهای تولید مدرن ایفا خواهند کرد.