قد يكون لنظامي خلية لحام روبوتية مقترحان، يستخدمان نفس الروبوت، نطاقات عمل مختلفة جداً. نادراً ما يكمن الاختلاف في الذراع الآلي. بل يكمن في الموضع الدوار (Positioner)، وفي التجهيز (Fixture)، وفي مصدر الطاقة اللحامي، وفي وسائل الحماية، وفي الجهة المسؤولة عن بدء التشغيل. من يقارن بناءً على الروبوت فقط، فهو يقارن العنصر الذي يحدد النتيجة بأقل درجة.
يصف هذا المقال كل مكوّن، والتخطيطات الأكثر استخداماً، وقائمة العناصر التي يجب تحديدها قبل طلب عرض السعر. أما القرار السابق المتعلق بما إذا كان يجب أتمتة عملية اللحام بالروبوت أم لا، فيرد في دليل اللحام الروبوتي.
الفرق بين روبوت اللحام وخلية اللحام
روبوت اللحام هو الذراع ذو 6 محاور مع وحدة التحكم الخاصة به. أما خلية اللحام الروبوتية فهي النظام الكامل الذي يستقبل القطع المثبتة بالنقاط اللحامية ويسلم قطعاً ملحومة، بدورة زمنية معروفة وسلامة موثقة. وفقاً لـ ISO 10218، فإن هذا التطبيق، وليس الروبوت المعزول، هو الذي يجب تصميمه واعتماده.
المكونات، واحداً تلو الآخر
| المكون | الوظيفة في الخلية | ما يجب التحقق منه في العرض |
|---|---|---|
| روبوت اللحام | يوجه الشعلة على المسار المبرمج | مدى الوصول فوق القطعة المثبتة بالفعل على التجهيز، الدقة المتكررة |
| وحدة التحكم واللوحات | تحكم الروبوت والمحاور الخارجية، مع إيقاف الطوارئ والمفتاح الرئيسي | عدد المحاور الخارجية التي يتحكم بها في الحركة المنسقة |
| مصدر اللحام ومغذي السلك | يوفر القوس بمعاملات مستقرة | التكامل الاتصالي مع وحدة تحكم الروبوت، العملية ودورة العمل |
| الشعلة ومحطة التنظيف | تنقل السلك والغاز والتيار؛ تقوم محطة التنظيف بتنظيف الفوهة | تبريد متوافق مع التيار ودورة العمل |
| جهاز التثبيت | يضمن أن يكون المفصل دائماً في نفس المكان | من يصمم، من يصنع وكيف يتم تحميل القطعة |
| الوضعي (Posicionador) | يدور ويميل القطعة لتوفير الوصول ووضع اللحام | عدد المحاور، الحمولة، التزامن مع الروبوت |
| السكة | ينقل الروبوت على طول القطع الطويلة | فئة الحمولة والدقة المتكررة |
| الحواجز وأقفال الأمان | تمنع الوصول إلى منطقة الخطر أثناء حركة الروبوت | نطاق السلامة والتوثيق باللغة البرتغالية |
| شفط الأدخنة | يلتقط الأدخنة عند نقطة اللحام | هل هي ضمن النطاق أم تبقى مسؤولية العميل |
| واجهة التشغيل | اختيار البرنامج، البدء، التشخيص | سجل الإنتاج والإنذارات |
في خط QJAR، يأتي الروبوت، لوحة التحكم، مصدر اللحام الرقمي، الوضعيات والسكة من نفس الشركة المصنعة، ويتمتع مصدر اللحام بتكامل اتصالي مع وحدة تحكم الروبوت.
أي روبوت لحام
للحام بالقوس الكهربائي، تكون الأداة خفيفة. ما يحسم الاختيار هو مدى الوصول والتكرارية.
| الطراز | الحمولة (kg) | مدى الوصول (mm) | دقة التكرار (mm) | كتلة الروبوت (kg) |
|---|---|---|---|---|
| QJRH4-1A | 4 | 1,410.5 | ±0.03 | 150 |
| QJR6-1400H | 6 | 1,456 | ±0.08 | 150 |
| QJR6-2000H | 6 | 2,014 | ±0.08 | 230 |
الفرق بين مدى وصول يقارب 1.4 m ومدى 2 m ليس تفصيلاً بسيطاً. مع مدى أكبر، يغطي الروبوت قطعاً أعرض أو محطتين دون الحاجة إلى سكة توجيه. ومع مدى أصغر، تصبح الخلية مدمجة ويعمل الذراع في وضعيات أكثر ملاءمة على القطع الصغيرة. تعتمد الإجابة على غلاف القطعة المركبة بالفعل على جهاز التثبيت والوضع. معايير قراءة المواصفات العامة موضحة في دليل الروبوت الصناعي.
جهاز التثبيت: حيث تبدأ الجودة
يوجه الروبوت شعلة اللحام دائماً إلى نفس النقطة. يقع على عاتق جهاز التثبيت ضمان وجود الوصلة في تلك النقطة. يجب أن يقوم الجهاز بوضع القطعة اعتماداً على مراجع ثابتة، وتحمل التشوه الناتج عن الحرارة دون تثبيت القطعة بعد اللحام، وترك مسار حر لشعلة اللحام.
تساعد ثلاثة أسئلة في تقييم العرض المقترح: من يصمم جهاز التثبيت، كيف يحمل المشغل القطعة ويتحقق منها، وكم يستغرق الوقت لتغيير الإعداد لمنتج آخر. في عائلات القطع، يقلل جهاز تثبيت بأجزاء قابلة للتبديل من وقت هذا التغيير.
المواضع
يوجد الموضع لسببين: نقل كل مفصل إلى وضع اللحام الأكثر ملاءمة، ويفضل أن يكون الوضع المسطح (PA في ISO 6947)، وتوفير الوصول إلى الشعلة دون الحاجة إلى قلب القطعة يدوياً.
| النوع | طريقة العمل | القطعة النموذجية |
|---|---|---|
| 1 محور | رأس ثابت ورأس متحرك مع محرك سيرفو | القطع الطويلة التي تدور حول طولها الخاص |
| 2 محور | دوران وميلان | القطع الحجمية الملحومة في الوضع المسطح |
| نوع L | محوران بذراع على شكل L، مع وصول حر حول القطعة | القطع ذات شقوق اللحام على عدة أوجه |
| 3 محاور | تبديل المحطة: يقوم المشغل بتحميل جانب بينما يلحم الروبوت الجانب الآخر | الإنتاج المستمر مع التحميل اليدوي |
ما يجعل الموضع جزءاً من العملية هو الحركة المنسقة. يتحرك الروبوت والموضع معاً، بحيث تحافظ الشعلة على سرعة وزاوية ثابتتين بالنسبة للمفصل أثناء دوران القطعة.
مسار التنقل
عندما تكون القطعة أطول من مدى الروبوت، يبدأ الذراع بالتحرك على مسار يعمل كمحور إضافي. يستخدم مسار الخط ترساً مسنناً حلزونياً ومحرك سيرفو وأدلة خطية، ضمن ثلاث فئات:
| الفئة | الحمولة الكلية (kg) | الحمولة على المعصم (kg) | دقة التكرار (mm) |
|---|---|---|---|
| خفيفة | حتى 1,000 | حتى 50 | ±0.08 |
| متوسطة | حتى 3,000 | حتى 300 | ±0.10 |
| ثقيلة | حتى 10,000 | حتى 1,000 | ±0.15 |
في اللحام، تدخل تكرارية المسار في الحسابات جنباً إلى جنب مع تكرارية الروبوت. لذلك يتم اختيار فئة المسار بناءً على القطعة والعملية، وليس فقط على وزن الذراع.
أكثر التخطيطات استخداماً
| التخطيط | متى يُطبق | نقطة انتباه |
|---|---|---|
| محطة واحدة مع طاولة ثابتة | قطع صغيرة، ملحومة دون إعادة تموضع | ينتظر الروبوت أثناء تبديل القطعة |
| محطتان | حجم إنتاج مستمر مع تحميل يدوي | الفصل بين المحطة قيد اللحام والمحطة قيد التحميل |
| رأس وتاج معاكس (Cabeçote e contraponta) | العوارض، المحاور، الهياكل وقطع أخرى طويلة | صلابة الجهاز على طول الطول الكلي |
| 2 محور أو نوع L | قطع ذات شروم لحام على عدة أوجه | الحمل ومركز ثقل مجموعة القطعة والجهاز |
| روبوت على مسار سكة حديدية | قطع أطول من مدى الروبوت | فئة السكة الحديدية وكابلات التوصيل |
تُدمج التخطيطات مع بعضها. قد تحتوي خلية مخصصة للقطع الطويلة على سكة حديدية ورأس وتاج معاكس. وقد تحتوي خلية عالية الحجم على محطتين، كل منهما مزودة بمحدد وضع (positioner).
السلامة والبيئة
تجمع خلية اللحام مخاطر الروبوت المتحرك مع مخاطر القوس الكهربائي: الإشعاع، الرذاذ والأبخرة. عملياً، يعني هذا وجود غلاف يحجب إشعاع القوس، مدخل تحميل محمي بواسطة باب متشابك (interlocked) أو جهاز كشف وجود، إعادة تشغيل مع رؤية كاملة للمنطقة، واستخلاص الأبخرة عند نقطة اللحام.
المرجع في البرازيل هو NR-12، التي تعترف بمعايير ISO 10218 لأنظمة الروبوتات. ما تشترطه المعايير بنداً ببند موجود في NR-12 في الخلية الآلية. يجدر التحقق مما إذا كان نطاق السلامة والوثائق باللغة البرتغالية مشمولين في العرض أم لا.
ما يجب تحديده قبل طلب عرض السعر
تنشأ العروض القابلة للمقارنة من طلب شامل:
- رسومات أو نماذج ثلاثية الأبعاد للأجزاء، مع تحديد مواضع اللحامات.
- المادة، السماكات وعملية اللحام الحالية.
- الطول الإجمالي لخطوط اللحام لكل قطعة.
- الحجم السنوي، حجم الدفعة وعدد الورديات.
- زمن الدورة المطلوب لكل قطعة.
- تسامحات الأجزاء الواصلة إلى منطقة اللحام.
- معايير قبول خطوط اللحام والمواصفة المطبقة.
- المساحة المتاحة وارتفاع السقف.
- المرافق في الموقع: الجهد الكهربائي ثلاثي الأطوار، الهواء المضغوط، الغازات ونظام الشفط.
- الجهة التي توفر التجهيزات والجهة التي تشغل الخلية.
مع هذه البيانات، يتحول النقاش من التركيز على الروبوت نفسه إلى التركيز على النتائج: عدد القطع لكل وردية، الجودة وموعد بدء التشغيل. يوضح مقال تكلفة الروبوت الصناعي تأثير كل عنصر على الاستثمار، بينما تتناول مقالة مدمج الروبوتات المعايير اللازمة لتقييم الجهة المنفذة.
تظهر أربعة أخطاء شائعة في هذه المرحلة:
- اختيار الروبوت قبل تحديد الوضعيات والتجهيزات؛
- طلب عرض سعر دون ذكر تسامحات الأجزاء الواصلة إلى منطقة اللحام؛
- التعامل مع أنظمة الشفط والسلامة كبنود لاحقة للحل؛
- التصميم بناءً على قطعة واحدة فقط وإغفال عائلة المنتجات التالية.
الأسئلة الشائعة
ما هي مكونات خلية اللحام الروبوتية؟
روبوت لحام مع وحدة تحكم، مصدر طاقة لحام مع مغذي سلك، شعلة مع محطة تنظيف، جهاز تثبيت، موضع أو طاولة، حواجز حماية مع أقفال متشابكة، نظام سحب الأبخرة وواجهة تشغيل. حسب القطعة، قد تشمل أيضاً مساراً ومحطة تحميل ثانية.
ما الفرق بين روبوت اللحام وخلية اللحام الروبوتية؟
روبوت اللحام هو الذراع مع وحدة التحكم. الخلية هي النظام الإنتاجي: الروبوت، المصدر، الشعلة، الموضع، الجهاز، السلامة والتشغيل. العروض التي تبدو متطابقة بسبب الروبوت غالباً ما تختلف في العناصر الأخرى.
متى تحتاج الخلية إلى موضع قطع؟
عندما تحتوي القطعة على شقوق لحام على عدة وجوه أو عندما تتطلب الجودة لحاماً في وضع مسطح. يقوم الموضع بتدوير وإمالة القطعة لجلب كل مفصل إلى أفضل وضع ولتمكين وصول الشعلة دون إعادة تموضع يدوي.
هل يمكن لخلية واحدة أن تلحم قطعاً مختلفة؟
نعم. لكل قطعة جهازها الخاص وبرمجتها، ويتم التخطيط للتبديل في مرحلة التصميم. عائلات القطع المتشابهة تستفيد من نفس الموضع وأجزاء من الأجهزة، مما يقلل وقت التبديل.
هل يجب أن تلتزم خلية اللحام الروبوتية بالمعيار NR-12؟
نعم. ينطبق المعيار NR-12 على الخلية بوصفها آلة، ويعترف البند 12.1.12 بأن الأنظمة الروبوتية التي تتبع المعايير ISO 10218-1 وISO 10218-2 وISO/TS 15066 هي أنظمة مطابقة للمواصفات. تشترط المعايير وجود حواجز حماية، وأقفال ترابطية، وإيقاف طوارئ، ودليل تشغيل باللغة البرتغالية؛ أما التدريب، الذي تتحمل مسؤوليته جهة العمل وفقاً للمعايير، فيجب تضمينه ضمن نطاق المشروع.
تحدث إلى BR Robotics
تقوم شركة BR Robotics بتصميم وتكامل خلايا اللحام باستخدام روبوتات QJAR في البرازيل. أرسل القطعة، والحجم، ودورة العمل المطلوبة: ستصلك الإجابة مع النموذج المناسب، وتصميم مخطط الخلية، والميزانية التقديرية. تواصل مع BR Robotics أو اطّلع على الروبوتات، والواضعين، والسكك.
