جوش دستی در مقابل جوش رباتیک: تحلیل تفاوت‌ها و کاربردها

دو نوع جوش رباتیک وجود دارد: اتوماتیک و نیمه اتوماتیک.

در یک سیستم جوشکاری رباتیک نیمه اتوماتیک، یک اپراتور وارد سلول ربات می شود و جوش تکمیل شده را خارج می‌کند. سپس اپراتور قطعات بعدی را برای جوشکاری ربات قرار می‌دهد.

در مقایسه با جوشکاری دستی، جوشکاری رباتیک سریع‌تر و بهره‌وری بالاتری دارد. این به این دلیل است که ربات نیازی به استراحت ندارد. هزینه جوش برای هر قطعه نیز کاهش می‌یابد زیرا ربات‌های جوشکاری یاسکاوا می‌تواند قطعات جوش داده شده بیشتری تولید کند.

ممکن است فکر کنید که ربات‌های جوشکاری اختراع جدیدی هستند، اما حقیقت این است که آن‌ها بیش از 60 سال است که وجود دارند. بیایید نگاهی گذرا به نحوه توسعه جوشکاری ربات بیندازیم.

جورج دیول اولین ربات قابل برنامه‌ریزی را در سال 1954 اختراع کرد. بعدها اولین ربات صنعتی جهان را ساخت. پس از آن، او اولین شرکت روباتی Unimation را تأسیس کرد. در اینجا در این شرکت، Devol و همکارانش اولین ربات صنعتی را ایجاد کردند. اسمش را Unimate گذاشتند. کارخانه خودروسازی جنرال موتورز (GM) از Unimate در کارخانه خود در نیوجرسی استفاده کرد. این ربات جوشکاری نقطه ای انجام داد و قالب های ریخته گری استخراج کرد. در دهه 1980 صنعت ربات‌های صنعتی رشد کرد. شرکت ها هر ماه ماشین های جوشکاری رباتیک جدیدی ارائه می‌کردند.

طراحی ربات‌ها از آن زمان تاکنون به پیشرفت خود ادامه داده است. رابط‌های رباتیک بهبود یافتند و طرح‌ها ساده شدند. رابط‌های اپراتور نیز برای سهولت تعمیر و نگهداری بهبود یافته است.

در ادامه، ربات‌های کوچک‌تر مشارکتی (Cobots) برای کار در کنار انسان‌ها اختراع شدند. برنامه نویسی کوبات‌ها آسان‌تر و ایمن‌تر از همتایان صنعتی خود است.

مزایای جوشکاری رباتیک

روش‌های جوشکاری رباتیک از زمان اولین ربات جوش نقطه‌ای در سال 1962 تغییرات بسیاری داشته است. اکنون که در صنایع مختلف اجرا می‌شود، تولیدکنندگان مزایای جوشکاری رباتیک را برای حفظ رقابت در بازار جهانی در حال گسترش و بسیار رقابتی می‌دانند.

برخی از مزایای اصلی جوشکاری رباتیک عبارتند از:

کیفیت: ربات های یاسکاوا قادر به ایجاد جوش با کیفیت بالا و دقیق هستند. آنها همچنین قادر به تکرار این جوش ها با همان کیفیت هستند.

بهره وری: روبات های یاسکاوا بهره وری را در خط مونتاژ بهبود می بخشند. آنها قادر به جوش همزمان پیچیده هستند. آنها سریع کار می کنند، بدون اینکه کیفیت را از بین ببرند. جوشکاری رباتیک به طور قابل توجهی سرعت تولید را افزایش می دهد و منجر به بازگشت سرمایه قابل توجهی در طولانی مدت می شود.

ایمنی: تا اواسط قرن بیستم، انسان تمام فرآیندهای جوشکاری را انجام می داد. این آنها را در معرض محیط های خطرناک و دودهای سمی قرار داد. جوشکاری رباتیک خطرات مرتبط با جوشکاری را از بین می برد.

ربات‌ها با توانایی انجام جوش‌های خطرناک و پیچیده با کیفیت و تکرارپذیری بالاتر، هزینه‌های کمتر و بهره‌وری بالاتر، به تولیدکنندگان کمک می‌کنند تا به خواسته‌های جدید خود پاسخ دهند. جوشکاری رباتیک با روبات‌های جدید و پیچیده، فرصت‌هایی را در کاربردهای غیر سنتی نیز به وجود آورده است.

انواع فرآیندهای جوشکاری رباتیک

جوشکاری نیاز به آموزش و مهارت بالایی دارد. با این حال، تعداد جوشکاران حرفه ای پاسخگوی نیاز صنعت نیست. طبق گزارش انجمن جوشکاری آمریکا، تا سال 2023، این صنعت به بیش از 375000 جوشکار نیاز خواهد داشت تا نیازهای مصرف کنندگان و شرکت ها را برآورده کند. برای کمک به نیازهای صنعت، تولید کنندگان می توانند از تجهیزات جوشکاری رباتیک برای تکمیل برنامه های کاربردی استفاده کنند.

ربات‌های جوشکاری فرآیند را خودکار می‌کنند که دقت بالاتر، ضایعات کمتر و عملیات سریع‌تر را تضمین می‌کند. با طیف وسیعی از ماشین‌آلات موجود، ربات‌ها می‌توانند با فرآیندهای مختلف جوشکاری، از جمله جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری مقاومتی، جوشکاری نقطه‌ای، جوشکاری TIG و غیره سازگار شوند.

1. جوش قوس الکتریکی

یکی از رایج ترین انواع جوشکاری رباتیک، فرآیند قوس الکتریکی است. در این روش یک قوس الکتریکی گرمای شدید تا 6500 درجه فارنهایت تولید می کند که فلز را ذوب می کند. فلز مذاب قطعات را به هم متصل می کند و پس از خنک شدن به یک اتصال پایدار تبدیل می شود. هنگامی که یک پروژه به حجم زیادی از فلزات به هم چسبیده نیاز دارد، جوشکاری قوس الکتریکی به عنوان یک کاربرد ایده آل عمل می کند.

2. جوشکاری مقاومتی

هنگامی که پروژه ها به عملیات حرارتی یا راهی برای کاهش هزینه ها نیاز دارند، ربات ها ممکن است از جوشکاری مقاومتی استفاده کنند. در طی این فرآیند، جریان الکتریسیته حوضچه ای از فلز مذاب را در حین عبور از بین دو پایه فلزی ایجاد می کند. این فلز مذاب قطعات فلز را به هم متصل می کند.

3. جوش نقطه ای

برخی از مواد در برابر جریان های الکتریکی مقاومت می کنند و آنها را از سایر اشکال جوش منع می کنند. این وضعیت اغلب در صنعت خودرو برای چیدن قطعات بدنه خودرو به یکدیگر اتفاق می افتد. برای غلبه بر این مشکل، جوشکاران رباتیک از یک نوع جوشکاری مقاومتی برای اتصال یک جفت ورق فلزی نازک در یک نقطه استفاده می کنند.

4. جوش TIG

کاربردهای جوشکاری رباتی که به دقت بالایی نیاز دارند ممکن است به جوشکاری TIG نیاز داشته باشند. این روش همچنین با اصطلاح جوشکاری قوسی تنگستن گازی یا GTAW استفاده می شود. یک قوس الکتریکی بین یک الکترود تنگستن و پایه فلزی عبور می کند.

5. جوشکاری میگ

جوشکاری قوس فلزی با گاز که با نام های GMAW یا MIG نیز شناخته می شود، یک روش سریع و ساده است که از سطح رسوب گذاری بالایی استفاده می کند. نوک جوشکار گرم شده سیم را با حرکت مداوم به سمت نوک ذوب می کند. سپس فلز مذاب می تواند روی یک پایه چکه کند و پایه را به قطعه دیگری متصل کند.

6. جوش لیزری

هنگامی که پروژه های جوشکاری برای حجم بالایی از قطعات نیاز به دقت دارند، جوشکاری لیزری روش ترجیحی برای اتصال فلز است. قطعات کوچک مانند جواهرات یا قطعات پزشکی اغلب از جوش لیزری استفاده می کنند.

7. جوش پلاسما

جوش پلاسما بیشترین درجه انعطاف پذیری را ارائه می دهد زیرا اپراتور به راحتی می تواند سرعت گاز عبوری از نازل و دما را تغییر دهد.

آینده جوشکاری رباتیک

امروزه، جوشکاری رباتیک تنها بخش کوچکی از پروژه‌های جوشکاری در صنعت را به خود اختصاص می‌دهد، اما این امر احتمالاً با فناوری‌های نوظهور تغییر خواهد کرد. نوآوری‌های آینده منجر به ایجاد ربات‌های جوشکاری می‌شود که استفاده آسان‌تر، کار با سایر ماشین‌ها و افزایش محبوبیت را دارند.

1- ربات های جوشکاری کنترل شده توسط ذهن

در حال حاضر، اپراتورها باید ربات‌های جوشکاری را برنامه‌ریزی کنند تا آن‌ها را در یک فرآیند شروع کنند. با این حال، اپراتورهای آینده ممکن است به جای پایانه کامپیوتری یا آویز آموزشی فقط به این فکر کنند که می خواهند ربات چه کاری انجام دهد.

در دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign، محققان درپوشی ساخته اند که امواج مغزی را به عملیات بازوی جوشکاری رباتیک منتقل می کند. اگر چنین فرآیندی در صنعت اعمال شود، می‌تواند آموزش مورد نیاز جوشکاران دستی را برای تبدیل شدن به اپراتورهای رباتیک کاهش دهد. متخصصان می‌توانند یک کلاه بگذارند و برنامه‌هایی را بررسی کنند تا به ربات بگویند که چگونه قطعات را به درستی به هم جوش دهد.

از آنجایی که این بازوها نیازی به برنامه های کامپیوتری جداگانه ندارند، بازوهای رباتیک می توانند حتی پروژه های کوچکی را اجرا کنند که در حال حاضر زمان برنامه نویسی مورد نیاز برای استفاده از ربات ها بسیار طولانی است.

این فناوری احتمالاً به این زودی ظاهر نخواهد شد. با وجود موفقیت نمونه اولیه تیم تحقیقاتی، بر اساس برآوردهای محقق، توسعه کلاهک برای استفاده تجاری حداقل به چند سال زمان نیاز دارد.

2- ربات های مشارکتی

برخی از مشاغل در حال حاضر از ربات های مشارکتی استفاده می کنند. این ماشین‌ها طراحی مناسبی دارند که امکان ارتباط آسان با انسان را فراهم می‌کند. حسگرها این ربات‌ها را قادر می‌سازند اطلاعات را جمع‌آوری کرده و به شرایط در حال تغییر واکنش نشان دهند.

ربات های صنعتی به طور سنتی برای اجرای وظایف در مقیاس بزرگ به برنامه ریزی قبلی نیاز دارند. این دستگاه‌های بادوام، اما گران‌قیمت و غیر قابل حمل، فضا و پول زیادی را اشغال می‌کنند تا گزینه‌های مناسبی برای مشاغل کوچکتر باشند.

برای حل این مشکل، مهندسان ربات‌های مشارکتی بادوام‌تری ایجاد کرده‌اند که می‌توانند با افراد در کاربردهای صنعتی کار کنند. پیاده‌سازی این راه‌حل‌ها می‌تواند هزینه‌های تبدیل را تا 15 درصد کاهش دهد و در هنگام استفاده از روباتیک با فناوری‌های دیگر تا 40 درصد در برنامه‌های کاربردی صرفه‌جویی کند.

روبات‌های مشارکتی می‌توانند برای تکمیل کار جوشکاران انسانی در مناطق جوش دستی ادغام شوند. با چنین تغییراتی، انتظار رشد حتی بیشتر از آنچه بازار در حال حاضر نشان می دهد، باشید.

3- بازار در حال رشد

بازارهای حمل و نقل و خودرو همچنان از نوآوری های تکنولوژیکی که بهره وری را بهبود می بخشد استقبال می کنند. ربات‌های جوشکار بخش‌های حیاتی عملیات این صنایع هستند. بر اساس رشد مستمر در این بخش ها، صنعت جوشکاری تا سال 2028 با نرخ رشد مرکب سالانه 14.5 درصد از سال 2021 تا 2028 به ارزش بیش از 11 میلیون دلار تخمین زده می شود.

افزایش تقاضا برای خودرو در سراسر جهان، بخش‌های حمل‌ونقل و خودرو را برای افزایش تولید تحت فشار قرار می‌دهد. تولید بیشتر به سرمایه گذاری در ماشین آلات مانند بازوهای جوشکاری رباتیک نیاز دارد که سرعت و دقت فرآیند ساخت وسیله نقلیه را افزایش می دهد.

4-  اقدامات ایمنی بهتر

هنگامی که کارکنان جوشکاری مستقیماً درگیر کارهای مختلف هستند، بسیاری از شرکت ها ملزم به سرمایه گذاری در اقدامات ایمنی برای اطمینان از سلامت کارگران خود و جلوگیری از صدمات هستند. برای مثال، اپراتورها ممکن است در معرض دودهای خطرناک یا مواد داغ قرار بگیرند. با توجه به اندازه گیری های پیچیده پروژه های مختلف جوشکاری، برخی از جوش ها ممکن است برای کارگران انسانی دشوار یا تقریبا غیرممکن باشد. فن آوری های جوشکاری رباتیک می تواند به کاهش صدمات یا آسیب به تجهیزات کمک کند و در عین حال ایمنی کلی را در طول فرآیند افزایش دهد.

5- افزایش بهره وری

فن‌آوری‌های جوشکاری رباتیک نیز ممکن است به عملکرد مداوم فرآیند کمک کنند و در عین حال جوش‌های قابل اعتماد و بادوام را ارائه دهند. با توجه به افزایش انعطاف‌پذیری روباتیک، بسیاری از ماشین‌ها می‌توانند به مکان هایی که دسترسی به آن ها سخت است، دست یابند یا اندازه‌گیری‌های پیچیده‌ای را انجام دهند که ممکن است کارمندان انسانی قادر به انجام آن نباشند. چنین قابلیت های عملکردی به سازندگان فلز اجازه می دهد تا پروژه ها را به سرعت انجام دهند و ضایعات تاسیسات را کاهش دهند.

ویژگی های ربات های جوش یاسکاوا

1. فناوری منحصر به فرد چند ربات برای هماهنگی کاملاً هماهنگ تا 8 ربات (یا 72 محور) با یک کنترلر
2. کاهش زمان چرخه و زمان برنامه ریزی باعث افزایش کارایی سیستم می شود
3. سیستم بسیار انعطاف پذیر، به عنوان مثال. با توجه به گزینه جوش بدون جیگ
4. مسیریابی یکپارچه بسته لباس از طریق قسمت بالای بازو و مچ دست، دسترسی به وسایل را بهبود می بخشد.
5. مناسب بودن خاص ربات های صنعتی برای کار با تفنگ جوشکاری سنگین با کنترل قدرت در حین جوشکاری نقطه ای
6. موقعیت یابی با دقت و سرعت بالا باعث کاهش زمان چرخه و افزایش بهره وری می شود