W naszym Serwisie używamy plików cookies. Korzystając dalej z Serwisu, wyrażasz zgodę na stosowanie plików cookies zgodnie z Polityką prywatności. Wyrażenie zgody jest dobrowolne, w każdej chwili można ją cofnąć poprzez zmianę ustawień dotyczących plików „cookies” w używanej przeglądarce internetowej. Kliknij „Akceptuję”, aby ta informacja nie wyświetlała się więcej.

Automatyzacja i robotyzacja procesów przemysłowych jest coraz bardziej widocznym trendem obejmującym nie tylko niemal wszystkie branże, ale również coraz więcej różnych zadań realizowanych w ich obrębie. Podobnie jak zastosowanie napędu parowego do wprawiania w ruch maszyn wykorzystywanych w XIX-wiecznych fabrykach czy wprowadzenie taśmy produkcyjnej na początku XX wieku robotyzacja ma szansę stać się kolejną rewolucją przemysłową, która całkowicie odmieni stosowane technologie wytwarzania. Jednak tak jak nie wszystkie cykle produkcyjne nadawały się do zastosowania scentralizowanego napędu parowego i zamknięcia w prostych czynnościach nadających się do wykonywania przy taśmie, tak i nie wszystkie zadania będą mogły być prowadzone w pełni automatycznie. Przyjrzyjmy się bliżej robotyzacji w procesach spawalniczych i zastanowimy się nad tym, czy może ona objąć wszystkie sekwencje tego rodzaju.

Jak wygląda stosowanie robotów spawalniczych w praktyce?

W najbardziej rozwiniętych gospodarkach wiele procesów zostało już w znaczniej mierze zautomatyzowanych. Dotyczy to takich dziedzin jak transport i przemieszczanie podzespołów podczas procesów produkcji, obróbka skrawaniem, montaż elementów mechanicznych, a także zgrzewanie oraz spawanie. Największymi ograniczeniami do wprowadzenia rozwiązań zautomatyzowanych są zwykle bariery finansowe związane z nakładami koniecznymi do opracowania konkretnych rozwiązań, a także ekonomiczne, powodowane nieopłacalnością ponoszenia wysokich wydatków na stworzenie odpowiednich technologii lub na ich wykorzystywanie w bieżącej produkcji.

Spawanie przemysłowe jest jedną z dziedzin, w której pełna automatyzacja jest stosowana już od dawna. Zautomatyzowane stanowiska spawalnicze mogą wykonywać w jednej jednostce czasu taką długość spoin, jaka nie mogłaby zostać zrealizowania przy spawaniu manualnym czy nawet półautomatycznym. Co więcej, jakość uzyskiwanych połączeń jest w tym przypadku na bardzo wysokim i, co równie ważne, stałym poziomie. Wynika to po części z tego, że ramiona robotów i sekwencje ich ruchów mogą być tak projektowane, by dostęp do poszczególnych miejsc był pełny i błyskawiczny, a po części z braku ograniczeń związanych z wymogami zabezpieczania spawacza przed powstającymi przy pracy gazami, temperaturą i promieniowaniem, przy czym w grę wchodzi tu nie tylko koszt rozwiązań z zakresu BHP, ale również opóźnienia, jakie wynikają z konieczności ich używania.

Duży wpływ na tak daleko idącą robotyzację spawania miało również to, że wykonywanie powtarzalnych spoin jest stosunkowo łatwe do automatyzacji, a zakres potrzebnych w tym procesie czynności ograniczony. Stanowisko do spawania musi być wyposażone w ramię, które dysponuje odpowiednią liczbą stopni swobody umożliwiającą dotarcie do miejsca, w którym ma być wykonana spoina oraz odtworzenie jej zaprogramowanego przebiegu przy z góry ustalonych parametrach. Poza ramieniem wykonującym całą operację niezbędny jest także odpowiedni automat spawalniczy wraz z oprzyrządowaniem – podajnikiem drutu spawalniczego czy chłodzeniem oraz właściwie dobrany zautomatyzowany pozycjoner, który umieści spawany obiekt we właściwym położeniu, a w przypadku konieczności wykonania większej liczby spawów także obróci o potrzebny kąt w wybranych płaszczyznach czy przemieści w którejś z nich.

Zalet robotyzacji spawania jest bardzo wiele. Dotyczą one nie tylko kwestii związanych z wydajnością, która przy sięgającym 90% wykorzystaniu sprzętu jest niezwykle wysoka, ale przede wszystkim z wysoką powtarzalnością uzyskiwanych rezultatów. Dobrze zaprojektowany proces sprawia, że liczba powstających niezgodności jest znikoma, a podczas samego wdrażania istnieją bardzo rozbudowane możliwości testowania i doboru parametrów działania stanowiska spawalniczego.

Dużym plusem automatyzacji spawania przemysłowego jest również to, że daje ona możliwość włączenia robotów spawalniczych nie tylko w linie bezobsługowe, ale również stosowania ich tam, gdzie wiele czynności nadal jest wykonywanych ręcznie. Dzięki wielostopniowym zabezpieczeniom – choćby kurtynom świetlnym czy wydajnym odciągom stanowiskowym usuwającym wszelkie gazy spawalnicze, czy też zamykanym kabinom spawalniczym nie ma przeszkód, by automaty funkcjonowały w obrębie linii montażowych nadzorowanych lub obsługiwanych przez ludzi.

Ograniczenia automatyzacji procesów spawalniczych

Mimo tak szerokiej robotyzacji zautomatyzowane stanowiska spawalnicze nie pojawiły się w każdym miejscu, gdzie istnieje potrzeba wykonywania spoin. Profesjonalni spawacze wciąż są poszukiwani i nic nie wskazuje na to, by liczba sprzedawanych tradycyjnych urządzeń do spawania miała się gwałtownie zmienić. Również przedsiębiorstwa zajmujące się przygotowywaniem konstrukcji metalowych i wykonywaniem podzespołów, czy wręcz całych maszyn i urządzeń nie narzekają na kurczący się rynek.

Zjawisko to wynika w znacznym stopniu z tego, że pełna automatyzacja konkretnych procesów zależy w dużej mierze od tzw. podatności na robotyzację. Ze względu na wysokie koszty związane z opracowywaniem, konstruowaniem i produkcją robotów przemysłowych oferowane urządzenia są w dużej mierze wystandaryzowane, co oznacza, że oferują szeroką, lecz skończoną pulę możliwości. Wszelkie odstępstwa czy bardziej złożone procesy, np. związane z częstymi zmianami konstrukcji, szerokim zakresem niezbędnych do wykonania czynności czy wreszcie dużymi gabarytami produktu poddawanego obróbce powodują, że cały proces staje się nieefektywny, a jego koszty przekraczają spodziewane zyski.

W najbliższej przyszłości można się zatem spodziewać, że wszelkie zastosowania, które wychodzą poza produkcję seryjną, a także takie, które wymagają odtwarzania szczególnie skomplikowanych ścieżek czy spawania w miejscach trudnodostępnych pozostaną domeną spawania przy wykorzystaniu tradycyjnych metod i urządzeń. Podobny los najprawdopodobniej czeka wszystkie czynności związane z obsługą projektów wielkogabarytowych – spawania dużych i unikatowych konstrukcji czy pracy w bardzo ograniczonej przestrzeni, czy na dużej wysokości. Trudno też oczekiwać by na obecnym etapie rozwoju technologicznego możliwe było wprowadzenie robotów spawalniczych do wykonywania napraw czy modernizacji konstrukcji.