Сварочные роботы для производства: внедрение, приемка и обслуживание

Инженерный аудит нужен там, где без обследования площадки нельзя надежно выбрать схему размещения, состав оборудования или способ загрузки. Он экономит деньги на самом дешевом для исправления этапе — до заказа.

Аудит окупается там, где решение нельзя принять «на глаз». Предварительная оценка особенно важна, если:

• предприятие выпускает несколько типов изделий;
• набор типов изделий часто меняется;
• заготовки имеют нестабильную геометрию;
• швы находятся в труднодоступных местах;
• изделие требуется вращать или наклонять;
• пространство сварочного участка ограничено;
• фактическая загрузка оборудования неизвестна;
• робот нужно встроить в действующую линию;
• требуется рассчитать производительность;
• необходимо сравнить базовый и расширенный состав оборудования.

Состав аудита согласуют отдельно — запросить обследование производства можно до выбора конкретной модели оборудования. Результатом предварительной оценки должны стать исходные данные для технического задания и расчета проекта.

Практический смысл аудита сводится к трём измерениям, которые почти никогда нельзя получить из чертежа: фактический разброс сборки заготовок, фактический коэффициент дугового времени на действующем участке и реальные габариты свободного пространства с учетом маршрутов транспортировки. Ошибка в любом из них обнаруживается уже после поставки и исправляется дороже всего.

Внедрение включает анализ изделия, разработку решения, подготовку участка, программирование, пусконаладку и обучение персонала. Пусконаладка — это монтаж, настройка и проверка запуска.

Порядок подстраивают под конкретный проект, но обычно этапы идут так:

• Собрать данные об изделии, сварных швах и производственной программе.
• Оценить серийность, насколько одинаковыми получаются заготовки, и текущий рабочий цикл.
• Проверить геометрию детали и доступ горелки.
• Определить сварочный процесс и требования к соединению.
• Разработать предварительную схему размещения комплекса.
• Подобрать робота, источник, горелку, позиционер и дополнительное оборудование.
• Выполнить оценку риска ячейки и спроектировать систему безопасности.
• Спроектировать оснастку.
• При необходимости провести тестовую сварку изделия.
• Подготовить производственную площадку и инженерные подключения.
• Выполнить монтаж, программирование, настройку и проверку запуска.
• Проверить цикл на рабочих деталях.
• Обучить операторов и технологов.
• Зафиксировать порядок переналадки и обслуживания.
• При необходимости — пройти производственную аттестацию технологии сварки.

Состав этапов зависит от проекта. Закрепите ответственность сторон и объём монтажа, настройки и проверки запуска. Отдельно укажите критерии приемки — условия, по которым комплекс признают готовым.

Обратите внимание на порядок пунктов 7 и 8: оценку риска выполняют до проектирования оснастки. Позднее проектирование безопасности — одна из самых дорогих ошибок внедрения, поскольку ограждение, зоны доступа и точка загрузки определяют компоновку всей ячейки, а значит и конструкцию оснастки.

Что обычно определяет срок проекта

Ориентировочный график согласуют после анализа технического задания: сроки существенно различаются для ячейки под одно изделие с простой оснасткой и для комплекса под несколько типоразмеров с переналадкой.

До поставки комплекса нужно подготовить рабочую зону, инженерные подключения, логистику деталей и ответственных сотрудников.

Чтобы поставка не встала из-за неготового участка, заранее проверьте на площадке:

• доступную площадь и высоту помещения;
• маршруты загрузки и выгрузки, включая маршрут заноса самого оборудования (ширина проёмов, грузоподъёмность крана);
• размещение ограждений и защитных устройств;
• условия подключения оборудования: параметры электросети и выделенная мощность, сжатый воздух (давление и расход для станции очистки и пневмозажимов), защитный газ;
• несущую способность и ровность пола под основание робота и позиционер;
• удаление сварочного дыма;
• освещение рабочей зоны;
• доступ для технического обслуживания;
• хранение проволоки, газа и расходных частей;
• взаимодействие комплекса с соседними участками.

Со стороны предприятия желательно назначить технолога, оператора и специалиста по обслуживанию. Их функции нужно определить до запуска.

Кого и чему учить

Базовое обучение персонала, как правило, входит в объем пусконаладочных работ и занимает от одного рабочего дня; объем и состав программы согласуют при подготовке проекта. Отсутствие в штате ответственного технолога — одна из самых частых причин, по которым комплекс работает заметно хуже своих возможностей. Оборудование при этом исправно: некому переносить процесс на новые изделия.

Программу для сварочного робота создают одним из двух способов: онлайн — обучением с пульта у самого робота, или офлайн (OLP) — в специализированной среде по 3D-модели изделия.

Для мелкосерийного и позаказного производства выбор способа программирования влияет на экономику проекта сильнее, чем выбор модели манипулятора. Если новое изделие появляется раз в неделю, а обучение программы пультом занимает смену, ячейка большую часть времени не сваривает.

Независимо от способа программирования, после установки горелки и после каждого столкновения выполняют калибровку TCP (Tool Center Point — расчетной точки на конце проволоки, по которой строится траектория). Без корректного TCP смещаются все ранее сохранённые траектории, и дефект проявляется сразу на всех программах.

Отдельно фиксируют порядок хранения и резервного копирования программ: перечень программ, версия, ответственный, место хранения резервной копии, параметры сварочных режимов. Это требование стоит включить в условия приемки — восстановление утраченных программ обходится в те же трудозатраты, что и первичное программирование.

Критерии приемки согласуют до поставки и проверяют на контрольных деталях. Комплекс признают готовым по составу, безопасности, работе программ и качеству сварных соединений.

Проверяют, что:

• состав оборудования соответствует спецификации;
• робот достает до всех согласованных швов без столкновений;
• оснастка одинаково устанавливает и надежно зажимает детали;
• защитные устройства и аварийная остановка работают по заданной логике, а результаты оценки риска и протоколы проверки защитных функций переданы предприятию;
• программы запускаются, а позиционер и сварочный источник обмениваются сигналами;
• контрольные детали проходят согласованный визуальный или измерительный контроль;
• фактическое время цикла зафиксировано в протоколе и соответствует согласованному значению;
• фактическое время переналадки между изделиями зафиксировано и соответствует согласованному значению;
• предприятию переданы инструкции, резервные копии программ, параметры сварочных режимов и график обслуживания;
• операторы и технологи прошли предусмотренное проектом обучение.

Форму протокола, методы контроля и допустимые отклонения фиксируют в техническом задании.

Как сформулировать критерий приемки, чтобы его нельзя было трактовать двояко

Формулировка «сварные швы должны быть удовлетворительного качества» не является критерием приемки. Рабочая формулировка содержит четыре элемента:

• Количество — сколько деталей подряд сваривается без вмешательства (например, N деталей);
• Уровень качества — со ссылкой на конкретный нормативный документ или отраслевой стандарт, применяемый на предприятии, с перечнем недопустимых дефектов и предельных размеров допустимых;
• Метод контроля — визуально-измерительный, ультразвуковой, капиллярный, с указанием объема контроля;
• Числовое значение такта — расчетное время цикла в секундах и допустимое отклонение.

Отдельно фиксируют, кто предоставляет заготовки для контрольных деталей и каким требованиям они должны отвечать. Если приемку проводят на заготовках, собранных лучше обычного, протокол не отражает реальную работу ячейки.

Сервис и запас изнашиваемых частей стоит обсудить еще до покупки. Именно недорогой, но нужный компонент чаще всего и останавливает линию — а ждать его неделями обходится дороже самого робота.

До запуска

• составьте перечень расходных частей горелки, механизма подачи и станции очистки;
• определите минимальный запас сопел, контактных наконечников, каналов подачи и роликов — как ориентир, из расчёта на срок поставки плюс страховой запас;
• выберите критические запасные части для робота, позиционера, датчиков и системы безопасности;
• зафиксируйте контакты сервисной службы, формат диагностики и порядок выезда специалиста, включая нормативный срок реакции в часах или рабочих днях; контактные данные и адрес сервиса — в разделе «Контакты»;
• назначьте сотрудников, ответственных за обслуживание и связь с сервисом;
• уточните сроки и объем гарантии на каждую позицию комплекса: они различаются для робота и сварочного источника — действующие условия приведены в разделе «Гарантия».

Что относится к изнашиваемым частям

Нестабильная подача проволоки — одна из самых частых причин дефектов, которые ошибочно относят к настройке робота. Прежде чем менять параметры программы, проверяют состояние канала, роликов и наконечника.

Во время эксплуатации

• соблюдайте регламент смазки, очистки, проверки кабелей и замены изнашиваемых деталей;
• ведите журнал выполненных работ и замененных деталей;
• контролируйте состояние сварочного шлейфа: перегибы и износ проявляются как случайные, трудно диагностируемые дефекты;
• периодически проверяйте TCP, особенно после столкновений.

Интервалы обслуживания берут из документации конкретного оборудования и корректируют по фактической нагрузке участка. Полезно с самого начала разделить работы на ежесменные (очистка, визуальный осмотр, проверка расходных частей), периодические (смазка, проверка креплений и кабелей) и ежегодные (сервисный осмотр с участием специалиста).