용접 자동화 최적화: 로봇 공학 및 장비 선택

용접 자동화가 현대 제조업을 어떻게 변화시키고 있는지 궁금하신가요? 이 문서에서는 로봇 모델, 툴링, 레이아웃과 같은 필수 고려 사항을 강조하면서 용접 프로젝트에 적합한 로봇과 장비를 선택하는 방법에 대해 자세히 설명합니다. 이러한 측면을 이해함으로써 생산성을 향상하고 고품질 용접을 보장하며 전체 용접 프로세스를 최적화하는 방법을 배울 수 있습니다. 지능형 제조가 업계를 어떻게 혁신하고 있는지, 그리고 귀사의 운영에서 효과적인 자동화 솔루션을 구현하기 위해 어떤 조치를 취할 수 있는지 자세히 알아보세요.

용접 자동화 로봇 및 장비 선택

목차

지능형 제조가 제조업에 도입되면서 자동 생산은 기업이 영향력을 강화하고 제품 규모를 확장하며 시장에서 승리할 수 있는 효과적인 방법이 되었습니다.

자동 워크스테이션 프로젝트는 기존의 적재, 용접, 핸들링에서 데이터 수집 및 지능형 제조로 진화하여 단계적으로 발전해 왔습니다.

이 게시물에서는 예비 설계, 설비 설명, 현장 레이아웃, 비트 등 용접 자동화 프로젝트의 세 가지 측면에 대한 분석과 설명을 제공합니다.

용접 로봇 선택

로봇 자동 용접 프로젝트를 성공적으로 수행하려면 선택한 로봇 모델과 그 성능을 포괄적으로 이해하는 것이 중요합니다. 제품 재료 정보, 입고 재료 상태, 공정 요구 사항 및 검사 요구 사항에 대한 특정 규정 및 요구 사항이 있는지 고려하는 것이 필수적입니다.

또한 장비의 기능, 기술 파라미터 정보 및 애플리케이션 환경을 이해하여 종합적인 계획을 수립하는 것이 필수적입니다. 일반적으로 6축 로봇이 사용되며, 로봇 제조를 위해 특별히 설계된 7축 또는 다축을 외부 축으로 활용하는 픽스처가 사용됩니다.

기반 용접 프로세스 요구 사항(MIG, MAG, TIG, SUP, CO2등), 크기 매개변수(암 스팬 길이 및 하중 용량 등), 구조적 상태에 따라 적절한 장비 모델을 선택해야 합니다.

관련 읽기: MIG 용접 대 TIG 용접

를 사용하여 엘리베이터의 하부 빔을 용접하는 경우 MAG 용접 공정에서 ABB 1410-5/1.44 로봇이 선택되었습니다.

구체적인 매개변수 정보는 표 1을 참조하세요.

표 1 용접 제품 정보(단위: mm)

제품 설명제품 정보용접 길이용접 크기
길이높이너비  
하부 빔1400276431954a2.5
122276431
1100276431

특정 매개변수 및 공정 정보에 따라 적절한 로봇 모델을 선택하는 것이 필수적입니다. 최대 크기가 1400mm인 제품의 경우 필요한 크기 범위를 커버할 수 있는 ABB 1410-5/1.44 로봇 모델을 선택했습니다.

또한 로봇의 반복 위치 결정 정확도가 제어 범위 내에 있는지 여부도 고려해야 합니다. 로봇의 반복 정확도가 용접 공정의 일관성을 결정하기 때문입니다. 높은 반복 위치 결정 정확도는 로봇의 정확도를 반영할 뿐만 아니라 다음을 보장합니다. 용접 품질 필수 표준을 충족합니다. 반복적인 위치 정확도가 떨어지면 부적합 제품이 발생하여 기업에 손실로 이어질 수 있습니다.

로봇의 궤적 다이어그램과 매개변수 정보는 그림 1에 나와 있습니다.

로봇의 궤적 다이어그램 및 파라미터 정보
프로젝트 설명조작기 매개변수 정보
손목 지탱 무게5kg
최대 팔 스팬 반경1440mm
축 수6축
반복 위치 정확도025mm(여러 로봇의 종합 평균값)
로봇 버전표준 버전
보호 수준IP54
축 방향 모션 
모션 범위최대 속도 
1+170° ~ -170°120°/s 
2+70° ~ -70°120°/s 
3+170° ~ -65°120°/s 
4+150° ~ -150°280°/s 
5+115° ~ -115°280°/s 
6+300° ~ -300°280°/s 
전원 공급 장치: 200~600V, 50/60hz 
로봇 크기베이스:620mm×450mm
로봇 무게225kg
주변 온도-5℃-45℃
최대 습도95%
최대 소음70dB(A)

그림 1 로봇 궤적도의 파라미터 정보

로봇 모델을 처음 선택할 때는 레이아웃과 원점 제한을 고려하는 것이 중요합니다. 용접 접근성을 보장하고 작업 효율을 떨어뜨리지 않으려면 로봇의 기능 설명표와 궤적도를 참조해야 합니다.

현재 로봇 티칭 소프트웨어를 통해 생산 시뮬레이션 및 테스트를 수행할 수 있습니다. 이를 통해 프로젝트 초기 단계에서 로봇의 용접 범위, 제품 공간 및 위치 배치를 평가하고 확인할 수 있습니다. 로봇 생산 시 발생할 수 있는 문제를 사전에 파악하고 개선함으로써 생산 공정을 최적화할 수 있습니다.

외부 장비에 대한 설명

시뮬레이션 및 테스트의 초기 단계에서는 툴링, 외부 축, 슬라이딩 테이블과 같은 외부 장비에 대한 평가가 부족한 경우가 많습니다. 이로 인해 이러한 구성 요소를 변환하는 데 과도한 에너지가 소비되어 프로젝트 주기가 길어지고 기업에 손실을 초래할 수 있습니다.

따라서 툴링, 외부 축, 슬라이딩 테이블과 같은 외부 장비를 사전에 평가하는 것이 필수적입니다.

용접 툴링

용접 툴링은 프로젝트의 전반적인 진행에 중요한 역할을 합니다.

툴링 설계는 경험의 축적, 기계 및 전기 지식, 제품에 대한 깊은 이해가 필요한 분야입니다. 용접 툴링 설계를 다룰 수 있는 방법을 제공하고자 합니다.

일반적으로 로봇은 대규모 제조를 위한 표준적이고 반복성이 낮은 제품에 적합합니다. 따라서 로봇의 반복 위치 정확도의 일관성을 포함하여 용접 툴링 설계의 일관성이 중요합니다, 클램핑 순서, 포지셔닝 정확도, 강성 및 포지셔닝 요구 사항이 중요합니다.

툴링에서 용접 제품의 위치 정확도를 보장하고 용접 후 용접 응력과 변형을 제어하려면 적절한 강성이 필요합니다.

대부분의 용접 공구는 공압, 유압, 전기 또는 수동 지지 공압 구조에 의해 위치합니다. 기술이 발전함에 따라 자기 고정도 고려할 수 있지만 자기 바이어스 블로잉이 없는 특수 툴링에만 사용하고 실제 상황에 따라 선택해야 합니다.

또한 제품의 방열 및 강성을 개선하기 위해 적색 구리 및 합금 소재를 사용하여 특수 개스킷을 만드는 경우가 많습니다(그림 2 및 그림 3 참조).

특수 소재 모듈

그림 2 특수 소재 모듈

구리 소재 모듈

그림 3 구리 소재 모듈

외부 샤프트 포지셔너

포지셔너는 로봇의 외부 축으로 사용됩니다. 그 위치 정확도회전 및 회전 정확도는 로봇의 반복 위치 결정 정확도와 용접 품질에 직접적인 영향을 미치며, 이는 최종 제품 품질에 영향을 미칩니다.

용접 툴링이 있는 포지셔너의 사전 설계 단계에서는 툴링과 용접되는 제품의 무게를 포함한 하중을 고려해야 합니다. 과중 상황을 방지하려면 백래시가 적고 회전 정확도가 높은 감속기, 기어 및 링 기어를 선택하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 포지셔너의 회전 관성을 줄여 가속 및 감속 응답이 빨라져 궁극적으로 정확도 요구 사항을 개선할 수 있습니다.

표 2에는 포지셔너의 파라미터 정보가 나와 있습니다.

표 2 포지셔너의 파라미터 정보

더블 시트 싱글 로터리 포지셔너(세트) 
외축ABB 외부 샤프트 MU200
부하 베어링200Kg
툴링 적재 테이블의 높이850mm
포지셔너의 정확도회전 중심 반경은 500mm입니다.
반복 위치 정확도±0.15mm

용접 시스템 구성

용접 시스템에는 용접 프로젝트 요구 사항에 따라 다음 구성 요소가 포함되어야 합니다: 용접력 공급 장치, 와이어 피더, 용접 건, 냉각 시스템(일부는 용접 전원 공급 장치에 통합됨), 건 청소 시스템, 와이어 절단 시스템 및 충돌 방지 시스템.

특정 요구사항이 있는 경우 용접의 품질과 효율성을 개선하기 위해 추가 장비 보조 시스템을 고려할 수 있습니다. 여기에는 레이저 위치 순찰, 시각적 추적, 오리진 TCP 보정 및 기타 유사한 시스템이 포함될 수 있습니다.

프로젝트에 존재하는 문제 분석

모든 자동화 프로젝트는 문제와 도전에 직면할 가능성이 높습니다. 이 게시물에서는 일상적인 프로세스 중에 발생하는 가장 일반적인 문제 몇 가지를 강조하고 이에 대해 설명했습니다.

용접 도구는 수동입니다.

수동 툴링은 일부 기업에서 용접에 사용되는 일반적인 생산 모드입니다. 그러나 제조 관점에서 볼 때 인간의 유연성은 로봇보다 높고, 인간의 두뇌는 로봇보다 더 나은 제어력을 가지고 있습니다.

용접 작업자는 용접 풀과 용접 토치 궤적을 관찰하여 언제든지 공정을 조정할 수 있습니다. 반면 로봇은 미리 정해진 용접 프로그램을 따르기 때문에 수동 툴링을 단순 복사하고 조정과 추적에 어려움을 겪을 수 있습니다.

또한 로봇을 대량 생산에 사용하기 때문에 불량품과 재작업 제품이 대량으로 발생할 위험이 있어 생산 효율이 떨어질 수 있습니다.

툴링에 대한 아이디어는 수동 툴링에서 배울 수 있지만, 제조 요구 사항의 관점에서 강도와 반복성을 고려해야 합니다. 이는 특수 공정을 통해 달성하거나 로봇의 요구 사항을 충족하도록 툴링 설계를 변경하여 달성할 수 있습니다.

용접 접근성 부족

앞서 언급했듯이 프로젝트 평가 전 불완전한 식별과 지연된 툴링 설계로 인해 용접 공정 중 일부 용접을 완료하는 데 어려움을 겪었습니다. 또한 선박형 용접에서 수직 하향 용접으로 전환해야 하는 등 일부 용접 위치가 적합하지 않아 다음과 같은 결과를 초래했습니다. 용접 불량 제품의 품질.

이러한 문제를 해결하려면 용접 전에 시뮬레이션을 수행하고 로봇 지침을 철저히 이해해야 합니다.

로봇 용접 공정 선택

용접 매개변수 및 용접 순서를 포함한 로봇 용접 프로세스는 수동 용접과 다릅니다. 로봇의 출력 파라미터는 일반적으로 안정적입니다.

매뉴얼 복사 용접 매개변수 로봇에 대한 공정은 용접 변형을 증가시킬 수 있으므로 적합하지 않을 수 있습니다. 따라서 로봇 제조의 특수성을 고려하여 프로젝트 고려 사항에 따라 용접 프로세스를 재평가하는 것이 중요합니다.

용접 원자재 관리

로봇은 원자재 변화에 매우 민감합니다. 따라서 로봇 용접을 사용할 때는 용접 원재료의 제어를 고려해야 합니다.

따라서 기업과 프로젝트 관리자는 로봇이 생산 과정에서 수작업을 대체할 수 있는 것만이 아니라는 점을 이해하는 것이 중요합니다.

Conclusion

로봇은 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 용접 로봇도 그 중 하나입니다. 용접 로봇은 다른 유형의 로봇과 비교하여 고유한 특성을 가지고 있습니다.

로봇 워크스테이션을 통해 기업의 제품의 효율성과 품질을 개선하고 노동 강도를 줄이려면 원자재 관리, 장비 선택, 공정 확인, 직원 교육 등에 주의를 기울여야 합니다.

그러나 기업의 관점에서 자동화 솔루션의 준비와 제조는 하루아침에 이루어지는 과정이 아닙니다. 그 영향력과 중요성은 단순히 인간을 기계로 대체하는 것에 국한되지 않고 산업 전반을 업그레이드하는 것까지 포함합니다. 여기에는 기술과 경험에 투자하고 이를 품질과 시장 가치로 되돌려주는 것이 포함됩니다.

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Shane
작성자

Shane

MachineMFG 설립자

MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.

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