用机器人克隆大师焊工

随着所有关于机器人取代人类的谈话，我们在这里展示这一点他们需要我们我们需要它们。机器人不能单独完成。

精确，一致性，控制......焊接机器人期望的品质。我们已经从我们的主焊机中欣赏更多信息。

但是技能差距保持扩大。焊工较少。他们正在退休或离开行业进行其他追求。他们正在与他们一起拍摄焊接专业知识。

2010年，美国焊接协会（AWS）报告缺乏20万焊工。随着裂缝扩大的，AWS估计将在2026年之前预计372,000焊工的短缺。

不明确的是，这是否是真正的短缺。我们真的会错过所有这些焊工，特别是随着更多的焊接是自动的吗？其他技术是否替代焊接？陪审团仍然出来了。

什么是清楚的？这是对将错过的过程的掌握。专家将告诉您，最好的焊工制作最好的机器人程序员。没有我们的主焊机，下一代焊工票价如何？我们的机器人将如何改善？

Zane Michael，CWI / CWE，是机器人制造商的热业务开发总监Yaskawa Motoman.在俄亥俄州迈阿密堡。迈克尔拥有近40年的焊接经验。他是AWS认证的焊接检查员（CWI）和认证焊接教育者（CWE）。他在机械和电气工程中有学位，以及哲学家大学的制造和运营管理学位。这位大师焊机于1979年在霍巴特研究所教学时开始了他的职业生涯，现在被称为霍巴特焊接技术研究所。

一边快速历史：1989年，Yaskawa和Hobart Brothers Company成立了一个合资企业 - Motoman机器人 - 在北美市场焊接自动化。在'90年代，霍巴特将其一半的机器人部门送到Yaskawa。Metoman机器人部门现在仅由Yaskawa Electric Corporation拥有。有关这款日本强国的更多信息，请退房robotmakers - 昨天，今天和明天。

Michael大部分时间都在路上，前往他的顾客的设施。客户喜欢Bobcat，Manitowoc和John Deere，建筑，农业和采矿设备的巨人。他先看到了挑战制造商每天都争夺。

“当我拜访客户时，我问他们为什么他们对机器人感兴趣。你试图解决的问题是什么问题？我告诉我，我不能得到合格的焊工，或者我不能保留焊工。“

这是整个国家的战斗。响应通常来自自动化。这是克隆进入游戏的地方。

您最好的焊工制作最好的机器人程序员
具有机器人的灵活焊接自动化基本上克隆您的最佳焊工。知道的人会告诉你。教人要编制一个机器人比教授某人焊接要容易得多。

“成为一个顶级德奇焊机，如果你想来最好的焊接学校，这是俄亥俄州特洛伊的霍巴特焊接技术研究所，你将在那里度过九个月，”迈克尔说。“在多个进程中，以经过认证的，合格的焊工九个月，多个职位。”

这是九个月，全职。相比之下，他说教授经验丰富的焊工如何编程机器人比教程序人员更容易地教导程序员，这更容易教导程序员。

“在不到两周的时间内，我可以让你编程一个机器人。但是当我给你一个焊接并说程序这个机器人将焊缝放在像印刷品一样，如果你不理解焊接过程，如果你可以我用手正确地做到了，那么你没有机器人的机会取得了很大的机会。

“任何人的机器人都能够在关节中握住焊炬，转动弧形，并制作焊接。这很容易，”迈克尔说。“但了解所有关键焊接变量以产生质量焊接 - 不是。程序员的负担是对这种焊接过程的理解非常了解。”

迈克尔在顿大学教导了一流的焊接过程。

“我告诉这些学生，焊接就像制作一个苹果派。你有一个食谱你必须遵循。你有这么多苹果，这么多糖，你在一定的温度下烘烤它，你保证苹果派是每次都会尝到同样的味道。焊接没有什么不同，除了有更多的变量涉及，如旅行角度，豪光和伸出件。所有这些关键变量都必须排队以产生预期的质量结果，这些结果被称为焊接程序规范（WPS）。“

对于气体金属弧焊（GMAW），或者通常称为MIG焊接，这五个临界变量是：

• 〜电极尺寸
• 〜当前
• 〜电弧长度或电压
• 〜旅行速度
• 〜电极角度

“因为它们是焊接，手动焊工将读取这种水坑，”迈克尔说。“他们能改变他们的伸张作为示例，增加或减少焊接电流，以帮助控制水坑并产生质量焊接。“（伸出的是用于MIG焊接过程的正常尖端的正确尖端。）

“这些都是机器人程序员必须知道的因素。我告诉我的客户，如果你把你的机械或电气工程师送给我一个机械或电气工程师，那么我的客户是一个灾难的食谱，并且当这个人从未焊接时，它们是焊接机器人的程序员。“

这一切都是关于这个过程
焊接，无论是手动还是自动化，都是特定于过程的。你必须了解这个过程来克隆它。

“机器人，我不在乎它是谁的品牌，很容易编程。这是过程，”迈克尔说。“即使我们自动化非焊接工作，就像一个砂磨铸造或锻造的操作员一样，他们正在沿着皮带桑德运行，我们将研究操作员的动作和角度，因为我们基本上必须用机器人复制该过程。”

如何这个过程是至关重要的。专业知识只能来自实践经验。

“随时我们开始新的过程，或者接近一个新的部分，很多时候我们从手动过程中接管了很多时间，”Brendan Brown，Virtual Solutions工程师说Genesis Systems Group，LLC，在爱荷华州达维波特。“这些都是我们最好的倡导者。在多年来一直在焊接这些零件的人。它们如何接近焊接的测序，它们首先焊接，以及适当的角度，以及所有推动和所有推动旅行速度。这是我们总是想聚集的信息。谁会比一直焊接它的人更了解这一部分？“

Genesis是北美最大的自动化解决方案提供商之一RIA认证机器人集成商。布朗是一个离线程序员，在创世纪近20年的机器人焊接体验。

“你必须看看整个过程，”强调棕色，欣赏迈克尔的情绪。“一件事我们看到了很多关于首次机器人用户的方法是他们已经自动化了这个过程，但你必须瞧不起线路，看看你是如何制作的，你如何将部分放在一起。我们经常得到建立自己的工具或外包夹具的客户。它们不一定控制适当的基准或正确保护部件。即使是最好的焊工也必须查看整个过程以获得良好的焊接。“

达维斯特的成因总部有一个培训实验室和两个私人教室，客户的程序员和机器运营商可以获得实践经验和指导。布朗有助于教导基本和高级培训课程。

“当您从创世纪购买系统时，大多数客户随购物提供培训信用，因此他们通常会发送两组或三个运营商，也许是一名工程师，”他说。“我们的大多数学生都有某种焊接背景，无论是手动焊接他们准备自动化的零件，还是只是公司的焊接工程师都会监督机器，并且需要了解如何触摸事情。什么时候他们进入课堂上，我们说这是机器人，你的新工具。我们不需要教授适当的推动和工作角度。“

最好的焊工了解过程的微妙细微差别。

“这就是为什么拍摄经验丰富的焊工并将其教导机器人更容易，更成功，”迈克尔说。（Yaskawa Academy在美洲各地的几个地点提供基本和高级编程的培训课程。）

“当我的客户问，'我们谁送培训？”我说，我想要最好的焊工。“

效率并不总是更快的意思
关于机器人焊接的常见神话是人们认为你会更快地焊接。这不是真的。

“机器人在一天结束时会给你更多的桶中的零件，但它没有更快地焊接，”迈克尔解释道。“当手动焊机放下盔甲并击中弧线时，让我们说出他的前进速度，因为焊缝是20英寸的一分钟。机器人将以相同的速度焊接。那是食谱。就像妈妈的苹果馅饼一样食谱。烘烤450度30分钟。

“你不会在900度烧烤15分钟的苹果派。为了产生质量焊接，一个必要的变量是旅行速度。您将太多的热量放入零件中，您可以创建问题。”

焊接机器人不一定更快。它们更有效。

“手动焊机效率约20％，”迈克尔说。“这意味着什么是从8个小时支付手动焊机，弧只有约20％的8小时。焊机抬起他的头盔，重新定位椅子，或者她清理焊接。有在我做下一个焊接之前，在两者之间，度过舒适的时光。“

相比之下，机器人效率约为85％。

“机器人将从一个弧形到下一个焊接，下一个焊接更快。如果它需要15分钟的焊工生产那部分，那么机器人将在大约不到4分钟内完成。

“当我穿过植物而且我看到三到四个焊工时，我认为这可能是一个机器人，”迈克尔说。“没有意义上，一个机器人要采取工作岗位，但我可以使用那些焊工了解机器人不能做的更关键的工作。”

自适应控制
符合伊斯诺伊州的伊利诺伊州的散装油脂收集系统和储油罐制造商的案例研究。几十年来，该公司依赖于一支经验丰富的焊工团队制造防漏罐。但随着焊工短缺上升，优质焊工变得更加困难。输入机器人。

使用双区域工作单元，延长Motoman MH50 II-20机器人为其焊工提供一些培训，Onken能够消除高达20小时的生产时间，并用三个焊工完成相同数量的工作而不是五个。然后，两个可用的焊工可以在其他项目上工作，减少合同焊工的需求，并进一步提高成本节约。看看完整的故事。

为Onken的坦克生产产生的MIG焊接电池（图）是一种带有两个区域的定制工作单元。这允许操作员在一个区域中加载和卸载罐，而机器人是另一个区域的焊接箱。Yaskawa的焊接机器人具有内置自适应控制，因此它们可以根据需要调整行程速度，伸出距离和割炬和行程角度。先进的焊缝发现和跟踪工具用于精确定位并跟踪这些120加仑至500加仑坦克的各种类型的焊接接头。

“机器人是非常重复的，”迈克尔解释道。“从点A到Poix B中编程路径，机器人将遵循这条路，加上或减去五千万一英寸，具体取决于机器人规范。要采用质量焊接，必须定位焊接接头大致加上或减去焊丝直径的一半。如果我使用的直径米格线，那么焊接联合可重复性要求的一倍或多千分之一英寸。

焊接经常变形。

“我们正在加热金属，所以它想要继续前进。在较大的焊接中（如Onken的坦克），失真更主要。如果焊接联合重复性不令人满意，我们必须为机器人使用传感器，所以它可以改变其程序路径，以匹配焊接期间该部分的焊缝的位置。“

触摸传感用于定位大圆形法兰和罐顶部的较小螺纹联轴器。一旦每个组件都定位，程序被自动移位以匹配该罐的焊接接头的位置。Yaskawa的Comarc Thru-arc接缝跟踪使机器人能够改变其路径并在焊接过程中保持焊接接头接缝中的焊缝水坑。

在昂冈坦克焊接细胞的视频中，您可以看到动作的触摸触摸操作。在0.55秒进入镜头时，还显示了激光缝的发现和跟踪技术。

作为机器人焊接关节，包括轮廓卷角，a伺服机器人Power-Trac™激光传感器在焊接火炬前方提供实时缝缝发现和跟踪。在视频中，您可以在开始焊接之前看到激光在割炬喷嘴前面的撞击。这使得机器人能够改变其路径以补偿部分拟合的任何变型。准确定位和跟踪焊接接头还消除了对昂贵复杂的工具的需求。

“我们最近邀请了客户访问我们的工厂，”Operations Manager J.R. Onken说。“他说他有10分钟的途中去旅游。一旦他看到了我们的机器人焊接细胞，他将其研究了30分钟。他作为一个焊工长大，无法相信我们从自动化中获得的质量。

“自动化我们的焊接过程确保我们在另外两三十年中作为一家公司，”onken补充道。“这是我们的未来。”

3D焊接模拟
对于创世纪，未来是数字化的。模拟允许成因在建造任何内容之前可视化和展示复杂或大规模的机器人过程。在其虚拟解决方案中心，仿真环境变大而且在3D中。

创世纪的3DG环境利用虚拟现实和沉浸式3D可视化的力量，允许创世纪，客户和潜在客户在概念和设计阶段中可视化机器人过程。通过3DG技术，Genesis可以符合人体工程学评估焊枪访问和机器人达到的参数。

该系统包括一个16面板的视听墙，显示2D和3D图像。它也是便携式的，因此Genesis可以很容易地拆除它并在贸易展上设置它这种在2015年Fabtech的外观。

“这对我们来说是一个很好的工具，”布朗说。“通过3DG环境，我们能够将客户绘制到经验中，并为他们提供了一个现实生活，以便他们将与我们的系统一起获得的东西。他们可以看看我们预期的内容以及所有预购工作我们这样做是为了给他们正确的解决方案。“

Genesis还使用3DG系统与其内部设计和工具组进行审查，以获得真正的协作过程。

“你穿一套普通的3D眼镜，就像你会在电影院播放，”布朗解释道。“然后用操纵杆，你可以在模型周围开车，绕着机器，在它下面达到它，进来，从各个角度看。”

在模型（如图）中，三轴龙门架上的松下焊接机器人能够MIG焊接采矿业中使用的大型自卸卡车的框架。该部分由多色部分表示。

“这些部分中的一些长度长，”棕色说。“这部分需要多通，重型厚板焊接。这是一个48小时的循环时间来焊接一件。这部分实际上在焊接过程中实际增加了2到3英寸，因为热量并绘制它（失真）。“

布朗表示，仿真环境允许他们向他们的客户展示他们没有想象的客户的高级流程是可行的。汽车和器具行业正在仔细研究激光焊接。

“我们赢得了少量的客户订单，因为我们能够激光焊接，这较少的热量和失真。我们已经进行了模拟来展示他们。我的部门中的一个绅士严格焊接失真和热分析。他可以展示客户如何在某个方面与传统的MIG焊接在某个方面，您可能有5毫米的绘图或偏转，但激光焊接下降到1毫米。“

激光焊接
从其虚拟解决方案中心的大厅是Genesis'自动化解决方案中心，在那里他们测试远程激光焊接和激光缝步进器等技术。看看视频。

Genesis使用机器人激光煤层步进（如图所示）来测试传统上焊接的客户的零件。他们还有一些已经在领域的机器人系统。

激光煤层步进是伺服驱动的自包含激光头。其中一个优点是您不需要具有大多数激光焊接工艺的大型激光安全柜。布朗解释了。

“机器人将在零件上方移动，然后将激光头向下驱动，基本上用头部施加力，这有助于将两种材料一起推动。然后它长度延长高达40毫米的珠子。你不需要巨人轻盈的外壳，并且涉及更少的固定装置。它比传统的点焊更好，肯定更加一致。“

现在看看这个视频显示激光缝步进器的不同配置。想象一下汽车装配线的影响。

布朗表示，高级焊接技术，如远程激光焊接，激光缝步进器仍然需要与常规焊接工艺的部分拟合和其他临界变量相同的问题。您仍然必须完整地了解过程以成功自动化。

利用这种知识
他们说，人工智能将有一天会让我们下载我们的经验，为后代数字化，以基本上克隆我们的记忆。尽管我们的有限机构，但至少是我们无限的大脑力量。但这还是很长的路。

目前，我们需要捕捉和传播知识或永远失去它。这不是理论或教科书聪明。这是几十年积累的动手经验。诀窍难以用词和图表展示。它从过程中变化了。

直到AI到达Pinnacle，它只是我们和机器人，掌握和工具。让我们不要浪费这个机会既良好用途。