Комплект роботизированной гибридной сварки, GSX / INTEGRAL

Описание

Роботизированный комплекс предназначен для лазерно-дуговой сварки, позволяет обрабатывать заготовки средней и большой толщины за счет формирования глубоких и узких сварных швов. Комплект оборудования для гибридной сварки включает в себя: робота-манипулятора, лазерный источник, охладитель, лазерно-дуговую сварочную горелку, источник питания для дуговой сварки, стабилизатор напряжения, позиционер.

Комбинированная лазерно-дуговая сварка — это метод сварки, при котором лазер и дуга используются в качестве двух источников тепла, воздействуя на одну и ту же ванну расплава для формирования стабильной дуги управляемой лазером. Дуга улучшает скорость поглощения лазера металлом и усиливает способность к образованию мостиков между каплями. В процессе комбинированной лазерно-дуговой сварки взаимодействие лазерного луча и дуги в общей ванне расплава приводит к образованию глубоких и узких сварных швов, что повышает производительность.

Технология комбинированной сварки имеет большие преимущества, особенно при обработке материалов средней и большой толщины. Метод в полной мере использует преимущества лазерной и дуговой сварки, а также компенсирует их соответствующие недостатки:

• Для лазерной сварки характерна очень узкая зона термического воздействия и способностью фокусировать лазерный луч на очень небольшой площади для получения узких и глубоких сварных швов. Это позволяет повысить скорость сварки, снизить тепловыделение и снизить вероятность термической деформации свариваемых деталей. Однако лазерная сварка не позво-ляет перекрывать зазоры, поэтому при сборке заготовки и подготовке кромок требуется высокая точность. Лазерная сварка очень сложна при обработке материалов с высокой отражательной способностью, таких как алюминий, медь и золото.
• Технология дуговой сварки, напротив, отлично перекрывает зазоры, характеризуется высокой электрической эффективностью и поз-воляет сваривать материалы с высокой отражательной способностью. Однако низкая плотность энергии при дуговой сварке может замедлить процесс, что приводит к выделению большого количества тепла в зоне сварки и термической деформации свариваемых деталей.

Таким образом, при использовании мощных лазерных лучей для глубокой сварки используется синергетический эффект дуги с высокой энергетической эффективностью, а ее смешанный эффект компенсирует недостатки процесса и дополняет его преимущества.

Комбинирование методов лазерной и дуговой позволяет им взаимно влиять друг на друга и компенсировать недостатки каждого процесса. Это дает возможность максимально использовать преимущества глубокой лазерной сварки и покрытия дуговой сваркой, что обеспечивает низкое тепловложение, минимальную деформацию шва, высокую скорость работы и высокую прочность соединения.

• Сочетает в себе преимущества лазерной и дуговой сварки: лазерная сварка обычно используется на начальном и заключительном этапах, в то время как дуговая сварка используется для поддержания ванны расплава.
• За счет использования лазера обеспечивает высокую скорость, высокую концентрацию тепла и повышает эффективность производства.
• Позволяет добиться большого соотношения глубины проплавления к ширине шва, что делает ее подходящей для сварки сложных конструктивных элементов. Может адаптироваться к требованиям сварки различных материалов и форм.

Базовым оборудованием комплекта роботизированной гибридной сварки GSX/INTEGRAL являются промышленный сварочный робот GSX, волоконно-лазерный аппарат INTEGRAL с лазерным источником серии YLS-U от производителя lPG и сварочный источник для дуговой сварки MGT. Робот оснащен лазерно-дуговой комбинированной сварочной головкой и системой отслеживания сварного шва FULL-V. Контур защитного газа для сварки оснащен расходомером и датчиком давления. Охлаждение лазерного источника в процессе сварки осуществляется посредством чиллера CWFL-20000. Для расширения зоны досягаемости промышленного робота в комплекте могут использоваться дополнительные позиционеры.

Комплекс является гибко программируемым, и подстраиваться под всю номенклатуру изделий в пределах досягаемости манипулятора. Параметры наплавки задаются оператором в программе обработки изделия в зависимости от материала и толщины и геометрии обрабатываемого изделия. После настройки участие оператора для осуществления процесса наплавки не требуется.

Комплектация роботизированного комплекса, GSX / INTEGRAL

В состав роботизированного сварочного комплекса входят следующие основные компоненты:

1. Промышленный 6-и осевой робот GSX RB20A3-1900
2. Контроллер промышленного 6-и осевого роба GSX RB
3. Шкаф управления системой комбинированной лазерно-дуговой сварки
4. Лазерный источник YLS-U lPG (до 15 кВт)
5. Чиллер CWFL-20000 Вт
6. Лазерно-дуговая сварочная головка YW52 Precitec
7. Стабилизатор напряжения 40 кВт
8. Источник питания для дуговой сварки 
9. Станцию очистки горелок

Промышленный сварочный робот GSX

Лазерно-дуговая сварочная горелка устанавливается на промышленном 6-и осевом роботе GSX RB20A3-1900. Робот-манипулятор серии GSX RB имеет идеальную герметичную конструкцию, а уровень защиты осей J4-J6 достигает IP65, что улучшает способность робота адаптироваться к сложным и суровым условиям. Снижение веса всей машины, реализация облегченной конструкции повышает точность движения и скорость робота. Робот модели RB20A3-1900 имеет грузоподъемность 20 кг и радиус досягаемости 1900 мм. Ключевыми функциональными компонентами являются: контроллер (шкаф электрооборудования и пульт управления), серводвигатель серии SJTR, блок синхронного сервопривода переменного тока серии GE, гипоциклоидальный поперечно-роликовый редуктор. С промышленным роботом используется контроллер серии RMD и проводной пульт управления.

Технические характеристики робота-манипулятора:

Модель		RB20A3-1900
Степень свободы		6
Вид привода		Сервопривод переменного тока
Эффективная нагрузка, кг		20
Точность повторного позиционирования, мм		±0.04
Диапазон действия,°	J1	±170
	J2	+160~-80
	J3	+76~-112
	J4	±180
	J5	±180
	J6	±360
Максимальная скорость,°/сек	J1	175
	J2	175
	J3	180
	J4	330
	J5	330
	J6	450
Максимально допустимый крутящий момент, Нм	J4	40
	J5	50
	J6	22
Радиус действия, мм		1900
Масса робота, кг		273

Лазерно-дуговая сварочная головка

Комбинированная сварочная головка оснащена крестообразным координатным столом и двухугловой поворотной конструкцией. На столе сварочной головки нанесена шкала, обеспечивающая наглядность регулировки. Обеспечивается многоугловая и линейная настройка положения сварочной горелки. Полностью интегрированная с роботом, управление сваркой осуществляется через системы управления робота. Крепежная пластина лазерной головки оснащена направляющей с пазом, позволяющей ре-гулировать ее механическую высоту установки. Расстояние между оптическими волокнами регулируется, возможна настройка и фиксация по трем направлениям в одной линии. Механизм вращения регулирует угол сварочной горелки и лазерной головки, совместим с роботами; оптимизируется угол сварки и угол наклона дуговой горелки для достижения оптимальной сварочной позиции, что способствует максимальной защите ванны расплава защитным газом.

Лазерная головка для сварки

Тщательная регулировка выходной мощности лазера позволяет получать сварные швы различной ширины и глубины. Система сканирования и слежения за сваркой YW52 Scan Tracker отличается гибкостью и удобством в использовании. Она может обеспечивать решения для точечной и силовой сварки с помощью независимых модулей или использоваться в сочетании с платформой WeldMaster в качестве системы отслеживания сварных швов для оптимизации существующих или новых процессов сварки.

Технические характеристики лазерный головки

Макс. мощность лазерного излучения	20 кВт
Фокусные расстояния головки	100 мм, 125 мм, 150 мм, 200 мм
Фокусные расстояния коллимации	от 150 до 1000 мм
Вес	от 3 до 6 кг, в зависимости от конструкции
Габариты (в стандартном исполнении)	74 x 74 мм

Система отслеживания сварных швов FULL-V

Система отслеживания сварных швов серии с "нулевым зазором" представляет собой набор визуальных/лазерных композитных датчиков и вспомогательных программных систем, предназначенных для лазерной сварки, TIG, плазменной, фрикционной сварки и т. д. Идентифицируемый зазор представляет собой сварной шов "0", оптимальная рабочая дистанция 168 мм. Интеллектуальный датчик слежения за сварным швом Full-V имеет большой модельный ряд, повышенную защиту от помех, подходит для широкого спектра сварных швов и типов, а также различных видов изделий.

Лазерный датчик слежения за швом использует лазер для облучения поверхности сварного шва с образованием полосы лазерного излучения, которая принимается и отображается камерой высокой четкости. Путем алгоритмической обработки трехмерные характеристики сварного шва преобразуются в структурированную информацию, включая координаты сварочного шва, смещение, зазоры и т. д. Эта информация передается на контроллер робота, обеспечивая его необходимой траекторией и технологическими параметрами для сварки, направляя робота на сварку или исправляя отклонения заготовки в режиме реального времени и добиваясь идеального качества сварочных работ. По сравнению с другими решениями, лазерное отслеживание швов имеет такие преимущества, как бесконтактность, высокая точность, высокая скорость и хорошая адаптируемость к разным изделиям.

Лазерный аппарат INTEGRAL

В качестве источника для наплавки используется лазерный аппарат Integral на основе иттербиевого волоконно-лазерного источника. Аппарат имеет моноблочную конструкция, которая включает в себя: лазерный источник, блок управления и блок охлаждения. Аппарат имеет прочную конструкцию, оснащен колесами высокой износостойкости, ручками на передней части корпуса для удобного перемещения. В верхней части под крышкой с превмолифтом находится дополнительный отсек для подключения кабелей и хранения аксессуаров для аппарата.

Технические характеристики лазерного аппарата

Длина волны	1080 + / -10 нм
Мощность лазера	1500 - 12000 Вт
Регулировка мощности	10~100%
Диаметр лазерного пятна	QCS 3 ± 0,5 /RFL-QCS 5,5 ± 0,5
Длина волокна	15 м в стандартной комплектации, другая длина по запросу
Методы работы	Непрерывный / импульсный режим
Источник питания	220 В / 50 Гц / 30 A
Методы охлаждения	Встроенный с жидкостным охлаждением
Размер блока	456 х 887 х 718 мм
Вес нетто	180 кг

В аппарате Integral для гибридкой сварки используется серия волоконных лазеров от производителя IPG.

Иттербиевый волоконный лазерный источник IPG (Россия)

Новая серия YLS-U от lPG была разработана специально для условий, где размер лазерной системы имеет решающее значение. Лазеры YLS-U обеспечивают среднюю мощность до 15 кВт в самом компактном форм-факторе доступном на рынке. Обладают полнофункциональными интерфейсами и безопасной электроникой, оптимизированы по соотношению цены и производительности, что делает его идеальным выбором для развивающихся рынков. Лазеры упакованы в герметичные корпуса с внутренней сушилкой, что позволяет использовать лазер в самых суровых производственных условиях. 

Технические характеристики лазерного источника IPG:

Номинальная мощность на выходе	4000, 6000, 8000 Вт
Режим работы	Непрерывный/модулированный/импульсный
Регулировка выходной мощности	10 - 100 %
Длина волны	1070 ± 10 Нм
Нестабильность выходной мощности	±1.5 %
Максимальная частота модуляции	50 Гц
Качество луча BPP	2 мм•мрад (опционально 5, 10, 14, 22)
Сердечник волокна	200 нм (опционально — 400, 600)
Длина оптоволокна	20 м
Питание	3 ф, 400-480 В AC, 50/60 Гц
Максимальная потребляемая мощность	18000 Вт
Температура эксплуатации	10° ~ 50° С
Температура хранения	-10° ~ 60° C
Охлаждение	Жидкостное

Контроллер системы управления на русском языке

Система управления позволяет с помощью сенсорного экрана интерфейса просматривать и настраивать текущие параметры процесса, получать информацию об аварийных сигналах от системы диагностики в реальном времени Для сохранения собственных параметров сварки предусмотрена библиотека процессов. Мониторинг состояния в режиме реального времени помогает предотвратить проблемы и облегчить поиск неисправностей, обеспечивая стабильную работу сварочной головки.

Жидкостной чиллер для лазерного источника Hanli

Компания Hanli специализируется на системах охлаждения для лазерного оборудования. Чиллеры Hanli используются в лазерном оборудовании по всему миру, так как имеют высокую надежность и простоту в обслуживании. Система охлаждения с двойным фреоновым контуром, обеспечивает постоянное поддержание оптимально-рабочей температуры источника в заданном эксплуатационном диапазоне. Блок охлаждения встреч в едином корпусе с лазерным источником и блоком управления.

Дополнительный блок охлаждения

Для лазера высокой мощности в данном комплекте используется специальный дополнительный охладитель (чиллер) CWFL-20000, который может удовлетворить потребности в охлаждении волоконного лазерного оборудования мощностью 20 000 Вт.  Волоконный лазер оснащен двумя независимыми системами температурного контроля, разделенными на высокотемпературное и низкотемпературное охлаждение: низкотемпературное охлаждает сам лазер, а высокотемпературное — головку лазера.

Технические характеристики блока охлаждения

Параметры питающей сети	3 х 380 В / 50-60 Гц
Номинальная мощность	20 кВт
Рекомендуемая охлаждающая жидкость	R-32, дистиллированная вода
Расход жидкости	5-150 л/мин
Объём резервуара	170 л
Габариты (ДхШхВ)	1580 х 800 х 1320 мм
Масса	215 кг

Стабилизатор переменного напряжения

Специальный стабилизатор для лазерного источника обеспечивает стабильное питание переменным током лазерного источника, чтобы предотвратить его повреждение возможными сильными колебаниями в электросети. Трехфазный автоматический стабилизатор переменного напряжения серии AvR разработан и произведён на базе однофазного сервопривода переменного тока со стабилизацией напряжения и используется для трехфазных электроприборов. Он имеет надежную конструкцию, отличные эксплуатационные характеристики, высокую точность регулирования напряжения, малые искажения формы волны, и может работать непрерывно в течение длительного времени.

Источник питания для роботизированной дуговой сварки MGT

Источники питания MGT имеют связь с промышленными роботами и коботами почти всех международных или национальных производителей. Высокая скорость внутренней передачи данных, способность обмениваться данными одновременно с несколькими сторонними устройствами, между сварочным источником и контроллером робота. Мощная электроника, современных компьютерные технологии, глубокое изучение и применение знаний о свойствах дуги, металлов и сварочных процессов позволили компании MGT разработать прогрессивный полностью цифровой сварочный полуавтомат для высоконагруженного промышленного производства.

• Аппарат оснащен функцией импульсной сварки короткой дугой и может выполнять высокоскоростную импульсную сварку.
• Оснащен функцией постоянной глубины плавления: скорость мгновенной подачи про-волоки может изменяться в зависимости от сухого удлинения, сохраняя глубину плав-ления близкой к постоянному значению.
• Соответствует требованиям к высококачественной сварке углеродистой и нержавеющей стали.
• Оснащен интерфейсом USB, что позволяет клиентам пользоваться передовой технологией сварки MGT. Может быть дополнительно оснащен различным технологическим программным обеспечением для удовлетворения потребностей в сварке различных базовых материалов.
• Длительность нагрузки 100% при 500 А 100%, особенно подходит для длительной работы с высоким током.

Станция очистки горелок

Автоматическая роботизированная система очистки сварочной горелки в основном используется для удаления брызг, образующихся в процессе сварки и улучшения качества сварного шва. Кроме того, она позволяет очищать от пыли токопроводящее сопло и воздуховыпускное отверстие соединительной трубы, распылять чистящее средство для горелки, чтобы уменьшить прилипание сварочного шлака, и продлить срок службы оборудования. Станция обслуживания сварочных горелок AT01 представляет собой комплексное решение для надежного автоматического обслуживания сопел роботизированных горелок. Станция производит очистку сопла горелки путем срезания нагара вращающейся фрезой, обрабатывает горелку антипригарным средством, обрезает проволоку.

Система безопасности с ограждениями (опция)

Комплект гибридной сварки может быть дополнительно оснащен системой безопасности, которая предназначена для предотвращения попадания человека в зону проведения работ и исключение влияния вредных воздействий на рабочий персонал. Данная функция выполняется с помощью сиситемы контроля открытия двери и полного отключения всех систем при попадании человека в рабочую зону.

Система безопасности включает в себя:

• Защитные светонепроницаемые экраны из металлических листов закреплённых на столбах.
• Пульт остановки и дистанционного запуска системы.
• Система контроля открытия дверей.

Внешнее управление (опция)

Индивидуально под требования заказчика может быть разработана система внешнего управления. 

Мониторинг, контроль и управление, элементами электроавтоматики роботизированного комплекса осуществляется внешним промышленным контроллером (с панелью визуализации), в котором будет запрограммирован следующий логический функционал:

• Управление сборочно-сварочной оснасткой
• Контроль положения зажимов для защиты от столкновения с головкой лазерной сварки
• Контроль типа деталей
• Контроль тактового времени станции
• Оповещение в случае превышения тактового времени
• Информация о производительности по сменам производства