Z tego artykułu dowiesz się:
1. Co to jest obrotnik spawalniczy?
2. Jakie są rodzaje obrotników (pozycjonerów)?
3. Obrotnik spawalniczy – jak jest zbudowany?
4. Do spawania jakich detali stosuje się obrotniki (pozycjonery)? Czy tylko do spawania?
5. Czy cela spawalnicza wymaga obrotnika spawalniczego?
1. Co to jest obrotnik spawalniczy?
Obrotnik spawalniczy (często nazywany też pozycjonerem) jest to urządzenie służące do precyzyjnego ustawiania detali i obracania ich z zadaną prędkością podczas procesu spawania lub innego rodzaju obróbki.
Obrotniki stosujemy do takich procesów, w których spawanie robotem odbywa się podczas obrotu detalu. Obrót realizuje się po to, by robot mógł dosięgnąć do każdego miejsca detalu, który ma być spawany. Innymi słowy, aby miejsce spawania umieścić w przestrzeni roboczej robota spawalniczego.
Robota spawalniczego i obrotnik spawalniczy można ze sobą skonfigurować, tak aby w trakcie procesu spawania detalu przez robota obrotnik mógł równocześnie manipulować tym detalem. Takie działanie zapewnia swobodny dostęp ramienia robota do spawanych elementów, co gwarantuje precyzję nakładania spoiny.
Dokładność jest potrzebna, aby uzyskać wysokiej jakości spoiny czy ustawić detal w określonej pozycji do dalszej obróbki. Dokładność pozycjonowania detalu w przypadku zastosowania obrotników spawalniczych sięga +-0,05mm.
2. Jakie są rodzaje obrotników (pozycjonerów)?
Obrotniki spawalnicze (pozycjonery spawalnicze) są dostępne w różnych konfiguracjach i mogą być dostosowane do różnych zastosowań. Niektóre obrotniki są przeznaczone do spawania małych elementów, podczas gdy inne są zaprojektowane do obsługi dużych i ciężkich konstrukcji.
Ze względu na liczbę osi wyróżniamy obrotniki spawalnicze jednoosiowe, dwuosiowe i wieloosiowe. Na poniższej ilustracji pokazano:
1 – obrotnik spawalniczy jednoosiowy,
2 – obrotnik spawalniczy dwuosiowy,
3 – obrotnik spawalniczy wieloosiowy.
W przypadku specjalizowanych aplikacji możemy wykorzystać pozycjonery spawalnicze zbudowane z większej liczby osi. Dla przykładu stanowisko zrobotyzowane z obrotnikami spawalniczymi może składać się nawet z 18 osi: robot spawalniczy 6-osiowy oraz obrotnik spawalniczy składający się z 12 osi.
Obrotniki spawalnicze mogą mieć udźwig od kilku kilogramów do kilku ton.
3. Obrotnik spawalniczy – jak jest zbudowany?
Budowa obrotnika spawalniczego wymaga specjalistycznej wiedzy i umiejętności z zakresu inżynierii mechanicznej oraz spawalnictwa. Obrotnik spawalniczy składa się z kilku kluczowych elementów, z których każdy pełni istotną rolę w zapewnieniu płynnego i kontrolowanego obracania spawanego elementu. Są to:
- Konstrukcja stalowa – stanowi ona korpus obrotnika, opiera się na niej detal i reszta elementów.
- Napędy – wspierają sterowanie z kontrolerów robotów przemysłowych, wykorzystują enkodery absolutne do pozycjonowania.
- Przekładnia redukcyjna – najczęściej są to przekładnie cykloidalne o dużym przełożeniu oraz stosunkowo niskich luzach miedzyzębnych. Redukcja obrotów pozwala zmultiplikować moment obrotowy pozycjonera.
- Układ przeniesienia masy – w przypadku spawania prąd elektryczny może sięgać kilkuset amperów, dlatego aby uniknąć uszkodzenia silnika oraz podłączania dodatkowych przewodów, niektóre pozycjonery posiadają dedykowany układ odizolowany od konstrukcji, do którego możemy podłączyć przewody masowe.
- W przypadku niektórych wersji pozycjonerów dostępna jest wersja przekładni przelotowych, przez które można przeprowadzić dodatkowe przewody, zapobiega to ich skręcaniu oraz nadmiernemu zużyciu.
Warto zaznaczyć, że konstrukcja obrotnika może się różnić w zależności od specyfikacji i zastosowania. Ponadto obrotniki często są dostosowywane do konkretnych potrzeb klienta, co wpływa na ich konstrukcję i wyposażenie.
4. Do spawania jakich detali stosuje się obrotniki (pozycjonery)? Czy tylko do spawania?
Obrotniki można zastosować w każdej aplikacji zrobotyzowanej, niezależnie od procesu, który jest realizowany. Obrotniki najczęściej spotykamy na stanowiskach spawalniczych. Projektując stanowiska spawalnicze wykonuje się precyzyjną analizę położenia każdej spoiny, a następnie określana jest pozycja, w której realizowany będzie proces.
Nadrzędnym kryterium jest wykonywanie jak największej liczby spoin w pozycjach podolnych (PA oraz PB). Poprawnie wykonana analiza jasno określa, jaki rodzaj obrotnika będzie niezbędny do wykonania wszystkich spoin. Dodatkową zaletą stosowania pozycjonerów jest możliwość obracania detalu w trakcie realizacji procesu spawania – ta funkcjonalność pozwala odpowiednio kontrolować położenie jeziorka spawalniczego.
Najprostszym rozwiązaniem jest obrotnik jednoosiowy. Tego typu konstrukcje znajdują zastosowanie w wielu procesach. Jeżeli spawany detal jest płaski, to najczęściej taki obrotnik jest wystarczający. Jednoosiowe obrotniki możemy wykorzystać między innymi do spawania bram i ogrodzeń, akcesoriów meblowych, ram, przyczep oraz maszyn rolniczych, siłowników hydraulicznych.
Dwuosiowe pozycjonery wykorzystujemy wszędzie tam, gdzie wymagany jest obrót detalu w dwóch osiach. Tego typu obrotniki wykorzystujemy najczęściej przy konstrukcjach przestrzennych, zbiornikach ciśnieniowych, łącznikach kratownicowych.
Stanowiska zrobotyzowane wyposażone w obrotniki charakteryzują się również lepszą ergonomią. Podczas ręcznego załadunku detali stół zamontowany do tarczy obrotnika może zostać ustawiony w dowolnej pozycji, takiej żeby operator mógł w sposób komfortowy wyciągnąć wykonane detale oraz zamontować nowe.
Przykłady zastosowań obrotników spawalniczych:
- spawanie rur,
- spawanie bramy i ogrodzeń,
- spawanie stalowych palet,
- spawanie wsporników żurawi,
- spawanie ram maszyn rolniczych,
- spawanie ram przyczep,
- spawanie nóg krzeseł i innych mebli,
- spawanie zbiorników ciśnieniowych,
- spawanie regałów metalowych,
- spawanie łączników kratownicowych,
- spawanie konstrukcji przestrzennych.
W niektórych przypadkach, np. podczas montażu drewnianych ram łączonych przy użyciu gwoździarek, obrotniki (pozycjonery) mogą również pełnić funkcję obrotowego stołu.
5. Czy cela spawalnicza wymaga obrotnika spawalniczego?
Stanowska spawalnicze projektuje się pod detale, które będą tam wykonywane.
Podczas analizy detalu, który ma być spawany, zostaje określone, czy obrotnik jest niezbędny, czy też zastosowanie stołu stacjonarnego jest wystarczające. Jest bardzo prawdopodobne, że w stanowiskach bez obrotnika część spoin będzie wykonywana w pozycjach wymuszonych, najczęściej w pozycji pionowej.
Pozycja pionowa w spawaniu charakteryzuje się mniejszą prędkością spawania. Im więcej spoin wykonywanych jest w tej pozycji, tym czas spawania detalu jest dłuższy, co wprost przekłada się na zmniejszenie wydajności takiego stanowiska.
Zastosowanie obrotnika pozwala spawać prawie wszystkie złącza w pozycjach podolnych, co w sposób bezpośredni przekłada się na skrócenie czasu spawania całego detalu.
Stanowisko ze stołem stacjonarnym w każdym momencie można uzupełnić o obrotniki. Najczęściej stoły stacjonarne zostają zastąpione pozycjonerami jednoosiowymi.
W części 2 artykułu o obrotnikach spawalniczych dowiesz się o:
6. Kiedy najczęściej stosuje się pozycjonery (obrotniki)?
7. Jakie produkty można stosować zamiast pozycjonerów i czym one się różnią od pozycjonerów? Co to jest stół spawalniczy, stół obrotowy i indekser obrotowy?
8. Uruchamianie, programowanie i obsługa robota spawalniczego z obrotnikiem. Czym się różnią zadania operatora i programisty robota?
9. Jak zadbać o bezpieczeństwo przy pracy z obrotnikiem spawalniczym? Czy są jakieś normy bezpieczeństwa pracy z obrotnikami?
10. Obrotnik spawalniczy a robot spawalniczy – jak połączyć w jeden system?
11. Na jakich zasadach działa kooperacja robota z pozycjonerem?
W części 3 artykułu o obrotnikach spawalniczych dowiesz się o:
12. Zalety obrotników spawalniczych
13. Jak zaprojektować miejsce pozycjonera na stanowisku zrobotyzowanym?
14. Co to jest przyrząd spawalniczy?
15. Jak montuje się detal na przyrządzie spawalniczym?
Autor:
Grzegorz Wójtowicz
Project manager.
Międzynarodowy Inżynier Spawalnik IWE
Współautor:
Łukasz Giza
Inżynier ds. osprzętu robotyki.
