Article by MEGA Tech Magazine​

Innovation of Robotic Welding Automation

 

หุ่นยนต์ระบบงานเชื่อมได้ถูกนำมาใช้ในการผลิตหลายประเภทด้วยกัน หุ่นยนต์เหล่านี้สามารถให้ประโยชน์หลากหลายประการในงานเชื่อม ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์คือความแม่นยำและประสิทธิภาพ ประโยชน์อีกประการหนึ่งก็คือการลดต้นทุนแรงงาน หุ่นยนต์งานเชื่อมยังช่วยลดความเสี่ยงด้วยการย้ายมนุษย์ที่ทำงานเชื่อม/ปฏิบัติงานออกห่างจากควันและโลหะหลอมเหลวใกล้กับประกายไฟที่เกิดจากการเชื่อม ซึ่งล้วนแล้วแต่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ หุ่นยนต์ระบบเชื่อมอัตโนมัติมักจะเกี่ยวข้องกับการวัดและการระบุส่วนประกอบที่จะต้องทำการเชื่อม, เชื่อมเข้ากับตำแหน่ง, ควบคุมค่าตัวแปรที่ใช้ในการเชื่อม และจัดทำเอกสารเกี่ยวกับชิ้นส่วนเชื่อมที่ถูกผลิตขึ้นมา อย่างไรก็ตาม, หุ่นยนต์ระบบเชื่อมทั่วไปยังคงต้องมีมนุษย์เข้ามาเกี่ยวข้องค่อนข้างมากอยู่ดี ดูเหมือนว่าเทคนิคการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์แบบเดิมไม่สามารถรับมือกับปัญหาความไม่แน่นอนในสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขของการเชื่อมได้ดีเท่าไหร่นัก เช่น ความแปรผันของพลวัตในการเชื่อม, การไหลของของเหลวที่เกิดจากการเชื่อม, ของแข็ง, หัวเชื่อม, และอื่นๆ ในอีกด้านหนึ่ง, การถือกำเนิดของเทคนิคอัจฉริยะจะทำให้เรามีเครื่องมือที่ทรงประสิทธิภาพสำหรับการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริงในสภาพแวดล้อมที่ไม่แน่นอนและไม่สามารถคาดเดาอะไรได้ กระบวนการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์จะมีอยู่ปลายประเภทด้วยกัน, โดยแต่ละประเภทจะมีข้อดีและประเภทของงานที่เหมาะสมที่แตกต่างกันไป ถึงแม้ว่าประเภทของหุ่นยนงานเชื่อมต่อไปนี้จะยังไม่ครบถ้วนตามรายการที่มีอยู่ทั้งหมดก็ตาม, แต่ก็ถือได้ว่าเป็นรูปแบบของหุ่นยนต์เชื่อมที่สามารถพบเห็นได้ทั่วไป:

 

 

เชื่อมไฟฟ้าหรือเชื่อมอาร์ค: คือกระบวนการเชื่อมที่ใช้เชื่อมโลหะกับโลหะเข้าด้วยกัน โดยใช้กระแสไฟฟ้าในการสร้างความร้อนให้มากพอจนโลหะเกิดการละลาย, และเมื่อโลหะที่ละลายเย็นลง โลหะทั้งสองชิ้นก็จะถูกเชื่อมเข้าด้วยกัน การเชื่อมประเภทนี้ต้องใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างไฟฟ้าระหว่างแท่งโลหะ "ลวดเชื่อม" และวัสดุพื้นฐานที่ละลายโลหะ ณ. จุดที่ต้องการเชื่อม เครื่องเชื่อมไฟฟ้าสามารถใช้ได้ทั้งกระแสไฟฟ้าตรง (DC) หรือกระแสไฟฟ้าแบบสลับ (AC) ได้, และลวดเชื่อมทั้งแบบสิ้นเปลืองและแบบไม่สิ้นเปลือง พื้นที่ในการเชื่อมโดยมากแล้วมักจะได้รับการป้องกันโดยแก๊ส, ไอระเหย, หรือกากตะกอนบางชนิด กระบวนการเชื่อมไฟฟ้าสามารถเป็นได้ทั้งแบบด้วยตนเอง, กึ่งอัตโนมัติ, หรือแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ โดยได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรกในช่วงปลายศตวรรษที่ 19, การเชื่อมไฟฟ้าได้กลายมาเป็นส่วนสำคัญทางการค้าในการต่อเรือในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ทุกวันนี้ก็ยังคงเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับการผลิตโครงสร้างเหล็กและยานพาหนะ

การเชื่อมต้านทาน: การเชื่อมต้านทานคือเทคโนโลยีการเชื่อมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะและชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน การเชื่อมจะทำโดยการนำกระแสไฟฟ้าที่มีความแรงสูงผ่านโลหะผสมเพื่อให้เกิดความร้อน และสุดท้ายจะเกิดการละลายที่จุดที่มีการกำหนดเอาไว้ล่วงหน้าในการออกแบบของลวดเชื่อม และ/หรือ ชิ้นงานที่ต้องการเชื่อม แรงจะถูกนำมาใช้เสมอก่อนระหว่างและหลังการใช้กระแสไฟฟ้า เพื่อจำกัดขอบเขตของพื้นที่สัมผัสที่จุดที่ต้องการเชื่อม และ, ในการใช้งานบางประเภทเพื่อการหล่อชิ้นงาน

 

การเชื่อมจุด: เป็นประเภทหนึ่งของการเชื่อมแบบต้านทาน, การเชื่อมจุดจะใช้เชื่อมโลหะบางที่มีความต้านทานกระแสไฟฟ้า โดยปกติจะใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อเชื่อมกรอบโลหะเข้าด้วยกัน การเชื่อมต้านทานแบบจุด (RSW) คือกระบวนการเชื่อมจุดที่ผิวโลหะมีการสัมผัสกันโดยใช้ความร้อนที่ได้จากความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้จึงเป็นส่วนหนึ่งของการเชื่อมต้านทานที่ใช้กระแสไฟฟ้า

 

การเชื่อมทิก (TIG): คือกระบวนการที่มีคุณภาพสูง โดยที่การอาร์คจะเกิดขึ้นระหว่างลวดเชื่อมทังสเตนแบบไม่สิ้นเปลือง และชิ้นโลหะ นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อ Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) โดยมีแก๊สเฉื่อยเข้ามาปกคลุมบริเวณรอยเชื่อมทั้งหมดเพื่อไม่ให้อากาศภายนอกเข้ามาทำปฏิกิริยาในบริเวณรอยเชื่อม การเชื่อมทิกจะถูกนำมาใช้เมื่อความแม่นยำคือสิ่งที่สำคัญที่สุด

การเชื่อมมิก (MIG): เป็นกระบวนการที่มีการสิ้นเปลืองค่อนข้างสูง ซึ่งจะเกี่ยวกับการป้อนลวดเข้ามายังปลายเชื่อมที่มีความร้อนอย่างต่อเนื่อง รู้จักกันในอีกชื่อหนึ่งว่า Gas Metal Arc Welding (GMAW) โดยมีแก๊สเฉื่อยเข้ามาปกคลุมบริเวณรอยเชื่อมทั้งหมดเพื่อไม่ให้อากาศภายนอกเข้ามาทำปฏิกิริยาในบริเวณรอยเชื่อม, การเชื่อมแบบนี้จะเหมาะสำหรับงานที่เรียบง่าย และต้องการความรวดเร็วเป็นหลัก

 

การเชื่อมเลเซอร์: เครื่องกำเนิดแสงเลเซอร์จะส่งแสงเลเซอร์ผ่านสายเคเบิ้ลใยแก้วไปยังหัวตัดของหุ่นยนต์ เพื่อทำการเชื่อมชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน การเชื่อมเลเซอร์, จะรวมถึงการเชื่อมเลเซอร์ระยะไกลสำหรับตำแหน่งการเชื่อมที่เข้าถึงได้ยาก, โดยปกติแล้วมักจะใช้ในงานที่มีปริมาณสูงที่ต้องการความแม่นยำสูง, เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์หรือทางการแพทย์หรืออุตสาหกรรมเครื่องประดับ

 

การเชื่อมพลาสมา: ก๊าซไอออนจะผ่านหัวฉีดทองแดงเพื่อทำให้เกิดอุณหภูมิที่สูงมาก การเชื่อมพลาสมาจะถูกนำมาใช้เมื่อต้องมีความยืดหยุ่นอันเนื่องมาจากความเร็วและอุณหภูมิสามารถปรับได้ง่าย

 

ในขณะที่ยังมีหุ่นยนต์ที่ใช้ในกระบวนการเชื่อมในประเภทอื่นๆ อีกเป็นจำนวนมาก, การเชื่อมทั้ง 7 ประเภทด้านบนคือประเภทที่สามารถพบเห็นได้ง่าย และมีการนำไปใช้งานในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ถ้าคุณเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการเหล่านี้, คุณก็จะเข้าใจเกี่ยวกับหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานเชื่อม, ในแง่ของกระบวนการที่หุ่นยนต์เหล่านั้นดำเนินงาน

        Robotic welding systems have been used in different types of manufacturing. They can provide several benefits in welding applications. The most prominent advantages of robotic welding are precision and productivity. Another benefit is that labor costs can be reduced. Robotic welding also reduces risk by moving the human welder/operator away from hazardous fumes and molten metal close to the welding arc. The robotic welding system usually involves measuring and identifying the component to be welded, welding it in position, controlling the welding parameters and documenting the produced welds. However, traditional robotic welding systems rely heavily upon human intervention. It does not seem that the traditional robotic welding techniques by themselves can cope well with uncertainties in the welding surroundings and conditions, e.g. variation of weld pool dynamics, fluxion, solid, weld torch, and etc. On the other hand, the advent of intelligent techniques provides us with a powerful tool for solving demanding real-world problems with uncertain and unpredictable environments. There are several different types of robotic welding processes, each with its own benefits and types of applications. Although this is far from comprehensive list, the following are some of the most common forms of robotic welding:

1.    Arc Welding: is a welding process that is used to join metal to metal by using electricity to create enough heat to melt metal, and the melted metals when cool result in a binding of the metals. It is a type of welding that uses a welding power supply to create an electric arc between an metal stick ("electrode") and the base material to melt the metals at the point-of-contact. Arc welders can use either direct (DC) or alternating (AC) current, and consumable or non-consumable electrodes. The welding area is usually protected by some type of shielding gas, vapor, or slag. Arc welding processes may be manual, semi-automatic, or fully automated. First developed in the late part of the 19th century, arc welding became commercially important in shipbuilding during the Second World War. Today it remains an important process for the fabrication of steel structures and vehicles 

 

2.    Resistance Welding: Resistance welding is a welding technology widely used in manufacturing industry for joining metal sheets and components. The weld is made by conducting a strong current through the metal combination to heat up and finally melt the metals at localized point(s) predetermined by the design of the electrodes and/or the workpieces to be welded. A force is always applied before, during and after the application of current to confine the contact area at the weld interfaces and, in some applications, to forge the workpieces

 

3.    Spot Welding: a type of resistance welding, spot welding joins thin metals that resist electrical currents. It’s typically used in the automotive industry to join sheet metal frames together. Resistance spot welding (RSW) is a process in which contacting metal surface points are joined by the heat obtained from resistance to electric current. It is a subset of electric resistance welding.

 

4.    TIG Welding: a high-quality process where an arc is formed between a non-consumable tungsten electrode and the metal part. Also known as Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), TIG welding is used when precision is of the utmost importance.

 

5.    MIG Welding: a high deposition rate process that involves feeding a wire continuously toward the heated weld tip. Also known as Gas Metal Arc Welding (GMAW), it is best for applications where system simplicity and speed are desirable.

 

6.    Laser Welding: a laser generator delivers via a fiber optic cable a laser light through a robotic cutting head to weld pieces together. Laser welding, including remote laser welding for hard to reach weld locations, is often used in high volume applications that require high accuracy, such as the automotive sector or in the medical or jewelry industries.

 

7.    Plasma Welding: ionized gas passes through a copper nozzle to produce extremely high temperatures. Plasma welding is used when flexibility is required, as velocity and temperatures can be easily adjusted.

 

 

While there are dozens of other types of robotic welding processes out there, the 7 listed above are some of the most common and are deployed across the industrial sector for various applications. If you have a grasp on these processes, you have a good understand of the robotic welding landscape, in terms of the processes they perform.

 

 

© 2018 Advance Industry Media Plus Co., Ltd. All Rights Reserved.​​

Advance Industry Media Plus Co., Ltd.
1104/339 Pattanakarn Road Suanluang, Suanluang, Bangkok, 10250 Thailand

Tel. +66 2136 1406-7

Fax. +66 2187 2899

www.aimplus.co.th   

info@aimplus.co.th​

Ms. Khemruji Pruankaewmanee

Tel: +66 2 136 1406-7
Email: khemruji@aimplus.co.th​

aimplus.co.th

Reader voices

Advertisers

Subscribe

ADVERTISE WITH US 

LINKS

FOLLOW US ON SOCIAL MEDIA

megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching