Opis projektu
Klient: Średniej wielkości firma kontraktowa zajmująca się obróbką metali
Lokalizacja: Teksas, Stany Zjednoczone
Rynek: Ameryka Północna
Branża: Produkcja maszyn rolniczych i montaż ram konstrukcyjnych
Poprzedni proces: Ręczne spawanie TIG/MIG
Wybrane rozwiązanie: Zautomatyzowane stanowisko zrobotyzowane do spawania laserowego HAISINN
Podstawowa konfiguracja: 6-osiowy robot przemysłowy, czujnik laserowego śledzenia spoiny oraz niestandardowe pneumatyczne przyrządy mocujące
Cel projektu: Zautomatyzowanie powtarzalnego spawania ram, ustabilizowanie harmonogramów produkcji i poprawa powtarzalności połączeń
Główny rezultat: Bardziej stabilne czasy cyklu, mniejsza ilość ręcznego pasowania, czystsze lica spoin, mniej szlifowania po spawaniu oraz niższy odsetek poprawek
Informacje o kliencie
Klientem jest średniej wielkości firma zajmująca się produkcją metalową na zlecenie, z siedzibą w Teksasie w USA, specjalizująca się w produkcji niestandardowych części do maszyn rolniczych oraz spawanych ram konstrukcyjnych.
Produkcja obejmuje powtarzalne zespoły ramowe, które muszą zachowywać spójne wymiary, głębokość wtopienia spoiny oraz jakość powierzchni zarówno w partiach o średniej, jak i dużej wielkości. Elementy te są wykorzystywane w wymagających warunkach produkcyjnych, gdzie niestabilna jakość spawania może powodować konieczność dodatkowego szlifowania, korekty, kontroli i przeróbek.
Firma tradycyjnie polegała na doświadczonych spawaczach TIG i MIG przy dopasowywaniu oraz spawaniu ram. Jednak wraz ze wzrostem wielkości produkcji uzależnienie od wykwalifikowanej pracy ręcznej utrudniało utrzymanie przewidywalnych harmonogramów i powtarzalnej wydajności między partiami.

Wyzwanie produkcyjne
Klient mierzył się z dwiema powiązanymi presjami operacyjnymi: ograniczoną dostępnością doświadczonych spawaczy w swoim regionie oraz rosnącymi godzinowymi kosztami pracy.
Spawanie ręczne nadal sprawdzało się w przypadku prototypów, elementów produkowanych w niewielkich ilościach oraz podzespołów wymagających częstych regulacji, jednak stało się mniej wydajne w przypadku powtarzalnej produkcji ram konstrukcyjnych.
Główne wymagania dotyczące projektu obejmowały:
- Zmniejszenie zależności od doświadczonych spawaczy TIG/MIG
- Automatyzacja powtarzalnych operacji spawania ram
- Stabilizacja czasów cyklu w poszczególnych partiach produkcyjnych
- Zwiększenie powtarzalności spawania między kolejnymi zespołami
- Uwzględnianie niewielkich różnic w krawędziach blach i położeniu złączy
- Kontrolowanie ilości wprowadzanego ciepła w celu ograniczenia odkształceń ramy
- Ograniczenie ręcznego dopasowywania i szlifowania po spawaniu
- Obniżenie wskaźnika poprawek podczas produkcji wielkoseryjnej
W związku z tym klient potrzebował czegoś więcej niż tylko standardowego ramienia robota. Potrzebował zintegrowanej komórki spawalniczej z robotem laserowym, zdolnej do identyfikacji położenia połączenia, spójnego mocowania ramy oraz utrzymania kontrolowanych parametrów spawania podczas powtarzających się cykli produkcyjnych.
Rozwiązanie HAISINN
Po przeanalizowaniu konstrukcji ram klienta, warunków złączy, wielkości produkcji i wymagań jakościowych firma HAISINN zintegrowała automatyczne zrobotyzowane stanowisko do spawania laserowego z główną linią spawania ram konstrukcyjnych.
System obejmował trzy główne elementy:
6-osiowe ramię robota przemysłowego
Robot 6-osiowy zapewniał wymaganą elastyczność ruchu w celu wykonania wielu ścieżek spawania wokół zespołów ram konstrukcyjnych.
Jego programowalny ruch umożliwiał wykonywanie powtarzalnych sekwencji spawania zgodnie z potwierdzoną geometrią ramy i procesem produkcyjnym.

Czujnik laserowego śledzenia spoiny
Zintegrowano laserowy czujnik śledzenia spoiny, aby wykrywać rzeczywiste położenie złącza podczas spawania.
Pomogło to systemowi uwzględniać niewielkie odchylenia krawędzi blach i pozycji montażu, zamiast polegać wyłącznie na ustalonej teoretycznej ścieżce. Funkcja śledzenia miała szczególne znaczenie w produkcji kontraktowej, gdzie między partiami mogą występować niewielkie różnice w częściach i ich dopasowaniu.
Dostosowane pneumatyczne przyrządy mocujące
HAISINN opracowano pneumatyczne uchwyty mocujące dostosowane do geometrii ramy klienta.
Uchwyty umożliwiały powtarzalne pozycjonowanie, ograniczały konieczność ręcznego przytrzymywania elementów oraz pomagały zapewnić stabilność zespołu podczas spawania zrobotyzowanego. Równomierne mocowanie stanowiło również bardziej niezawodną podstawę do śledzenia linii spoiny i kontrolowanego ruchu robota.
Opracowanie procesu
1. Ocena ramy i połączeń
Projekt rozpoczął się od oceny elementów konstrukcji szkieletowej klienta, w tym:
- Lokalizacja złączy
- Sekwencja spawania
- Wymiary montażowe
- Geometria blach i ramy
- Przewidywane odchylenia krawędzi
- Wymagana penetracja
- Obszary wrażliwe na odkształcenia
- Wielkość produkcji
Informacje te wykorzystano do określenia trajektorii robota, układu oprzyrządowania, strategii śledzenia oraz sekwencji spawania.
2. Projektowanie uchwytów
W celu ustalenia położenia i zamocowania zespołów ramowych skonfigurowano specjalnie dostosowane uchwyty pneumatyczne.
Projekt oprzyrządowania koncentrował się na ograniczeniu ręcznego dopasowywania przy jednoczesnym zapewnieniu dostępu dla ramienia robota i głowicy spawalniczej.
3. Integracja śledzenia spoiny
Do procesu spawania włączono laserowy czujnik śledzenia spoiny, aby identyfikować rzeczywiste położenie spoiny i kompensować niewielkie odchyłki złącza.
Dzięki temu stanowisko robocze lepiej sprawdziło się w przypadku powtarzających się partii produkowanych na zlecenie, w których tolerancje elementów i warunki montażu mogą nie być całkowicie identyczne.
4. Optymalizacja parametrów spawania
Parametry techniczne zostały dostosowane do konstrukcji ramy klienta oraz wymagań spawalniczych.
W ramach tego procesu skupiono się na:
- Kontrolowane doprowadzanie ciepła
- Stabilne przetopienie spoiny
- Czyste formowanie ściegu spoiny
- Zmniejszone odkształcenia cieplne
- Stałość w powtarzalnych cyklach
- Dostosowanie do niewielkich szczelin na krawędziach blach
Żaden pojedynczy profil parametrów nie był traktowany jako uniwersalny. Ustawienia końcowe dopasowano do potwierdzonego materiału, konstrukcji złącza, grubości komponentu oraz warunków produkcji.
Walidacja produkcyjna
W celu weryfikacji wykorzystano reprezentatywne zespoły ram:
- Dokładność ścieżki robota
- Powtarzalność mocowania
- Reakcja śledzenia spoiny
- Spójność złącza
- Skuteczność wtopienia
- Wygląd spoiny
- Odkształcenie ramy
- Wymagania dotyczące wykończenia po spawaniu
Stanowisko zostało następnie przygotowane do powtarzalnej produkcji podstawowych zestawów ramowych klienta.

Wyniki projektu
Ten HAISINN zrobotyzowane stanowisko do spawania laserowego z powodzeniem zautomatyzowała główne operacje spawania ram konstrukcyjnych u klienta.
Bardziej stabilne czasy cyklu
Zastąpienie powtarzalnych ręcznych operacji spawania zaprogramowaną pracą robota pomogło ustabilizować czas produkcji.
Klient zyskał bardziej przewidywalny proces dla produkcji ram w dużych seriach, co ułatwiło organizację harmonogramów montażu i dostaw.
Mniejsze uzależnienie od ręcznego dopasowywania
Dostosowane pneumatyczne uchwyty i system śledzenia spoiny zmniejszyły konieczność ręcznego pozycjonowania przed spawaniem i w jego trakcie.
Operatorzy mogli umieszczać i mocować zespół w bardziej ustandaryzowanym procesie, zamiast całkowicie polegać na indywidualnej technice pasowania.
Jednolita głębokość wtopienia
Zoptymalizowany proces spawania zapewniał stałą głębokość przetopienia w kolejnych powtarzanych montażach ram.
Pozwoliło to poprawić jednolitość między partiami oraz ograniczyć wahania wynikające zazwyczaj ze zmian w technice pracy operatora wykonującej czynności ręcznie.
Czystsze ściegi spawalnicze
Zautomatyzowany proces spawania laserowego zapewniał czyste, powtarzalne spoiny na zwalidowanych konstrukcjach ramowych.
Lepszy wygląd spoin ograniczył zakres wykańczania korygującego wymaganego po spawaniu.
Mniejsze szlifowanie po spawaniu
Ponieważ ściegi spoiny były bardziej jednolite i wizualnie czystsze, klient znacznie ograniczył nakład pracy związany ze szlifowaniem po spawaniu.
To skróciło całkowity przepływ pracy przy produkcji ram i pozwoliło pracownikom skupić się na załadunku, kontroli, montażu i innych zadaniach o wyższej wartości.
Niższe wskaźniki poprawek
Jednolite mocowanie, wykrywanie spoin, zaprogramowany ruch i kontrolowane doprowadzanie ciepła pomogły obniżyć poziom poprawek podczas produkcji wielkoseryjnej.
Mniej zespołów wymagało korekty z powodu nieregularnych ścieżek spawania, niejednolitego przetopienia lub nadmiernych odkształceń.
Mniejsze odkształcenia ram
Zoptymalizowana sekwencja spawania oraz kontrolowany dopływ ciepła pozwoliły zminimalizować odkształcenia w sprawdzonych zastosowaniach dotyczących ram konstrukcyjnych.
Dzięki temu poprawiono spójność wymiarową i zmniejszono konieczność prostowania lub regulacji po spawaniu.
Wartość urządzenia dla klienta
Projekt zapewnił producentowi z Teksasu praktyczną drogę przejścia od pracochłonnego spawania ręcznego do kontrolowanej automatyzacji przemysłowej.
Ten Rozwiązanie HAISINN dostarczono:
- Zautomatyzowane, powtarzalne spawanie ram konstrukcyjnych
- Ruch w sześciu osiach umożliwiający wielokierunkowe ścieżki spawania
- Laserowe śledzenie spoiny kompensujące niewielkie odchylenia położenia złącza
- Dostosowane uchwyty pneumatyczne zapewniające powtarzalny załadunek
- Stabilniejsze czasy cykli produkcyjnych
- Stała głębokość wtopienia i jakość ściegu spoiny
- Mniejsza zależność od doświadczonych spawaczy wykonujących spawanie ręczne
- Mniejszy zakres szlifowania po spawaniu
- Mniej poprawek podczas produkcji wielkoseryjnej
- Lepsze planowanie produkcji na potrzeby zamówień maszyn rolniczych
Podsumowanie
Dzięki integracji HAISINN zautomatyzowane zrobotyzowane stanowisko do spawania laserowego, dzięki któremu klient z powodzeniem zautomatyzował kluczowe procesy spawania ram i zespołów konstrukcyjnych maszyn rolniczych.
Połączenie 6-osiowego robota przemysłowego, laserowego śledzenia spoiny, dostosowanego pneumatycznego systemu mocowania oraz optymalizacji parametrów pod kątem konkretnego zastosowania pozwoliło firmie ustabilizować czasy cykli, ograniczyć ręczne dopasowywanie i poprawić powtarzalność spoin w poszczególnych partiach produkcyjnych.
Zrealizowany projekt zapewnił bardziej niezawodną podstawę do wielkoseryjnego montażu ram, jednocześnie ograniczając szlifowanie po spawaniu, kontrolując odkształcenia i zmniejszając liczbę poprawek.
Zautomatyzuj powtarzalny proces spawania ram
HAISINN zapewnia konfigurowalne zrobotyzowane systemy spawalnicze oraz systemy spawalnicze z robotami współpracującymi do maszyn rolniczych, ram metalowych, zespołów spawanych, urządzeń przemysłowych i powtarzalnej produkcji seryjnej.
Prześlij informacje o materiale, grubości, konstrukcji złącza, rysunki ramy, wielkość produkcji, opis obecnego procesu spawania, dopuszczalny zakres szczeliny oraz wymaganą jakość spoin, aby omówić odpowiednią zrobotyzowaną celę spawania laserowego.
Skontaktuj się z HAISINN w sprawie konsultacji dotyczącej spawania zrobotyzowanego