УСТРОЙСТВО ЗАДАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ
WELDING SEQUENCE SETTING DEVICE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройства, системы и способы, соответствующие изобретению, относятся к полуавтоматическим сварочным гибким производственным модулям.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
В предшествующем уровне техники гибкие производственные модули использовали для производства сварных соединений или сварных деталей. Существует, по меньшей мере, две широкие категории гибких производственных модулей, включая роботизированные гибкие производственные модули и полуавтоматические гибкие производственные модули.
В роботизированных гибких производственных модулях задание режимов и выполнение операций сварки в значительной степени автоматизированы при небольшом участии оператора. Таким образом, эти модули в общем имеют относительно невысокие затраты на рабочую силу и относительно высокую производительность. Тем не менее, их повторяющиеся операции нелегко приспособить к изменению условий и/или последовательностей сварки.
Наоборот, полуавтоматические гибкие производственные модули (т.е. гибкие производственные модули, включающие в себя сварку, по меньшей мере, при некотором участии оператора) в общем обеспечивают меньшую автоматизацию по сравнению с роботизированными гибкими производственными модулями и, следовательно, имеют относительно более высокие затраты на рабочую силу и относительно более низкую производительность. Тем не менее, существует множество примеров, когда использование полуавтоматических сварочных гибких производственных модулей может быть в действительности предпочтительнее, чем использование роботизированных гибких производственных модулей. Например, полуавтоматические сварочные гибкие производственные модули можно легче приспособить к изменению условий и/или последовательностей сварки.
К сожалению, при сварке более сложных сборок в полуавтоматических гибких производственных модулях предшествующего уровня техники часто требуется несколько различных режимов сварки для различных типов сварных соединений на различных деталях сборки. Во многих системах при необходимости использования различных режимов сварки требуется оператор для остановки операций сварки и ручной настройки выпуска полуавтоматического оборудования согласно новому режиму. В некоторых других системах эта ручная настройка исключается сохранением конкретных режимов в гибком производственном модуле. Тем не менее, даже в таких системах оператору по-прежнему необходимо прекратить операции сварки и нажать на кнопку для выбора нового режима сварки до того, как он может продолжить сварку.
Ни один из этих методов установки другого режима сварки не является особенно эффективным. Таким образом, на практике количество режимов сварки, используемых в полуавтоматических гибких производственных модулях, часто сокращают, чтобы исключить необходимость постоянной настройки выпуска полуавтоматического оборудования. Хотя это уменьшение количества режимов сварки делает общую сварку более простой для сварщика, принудительное упрощение такого подхода может привести к уменьшенной производительности или более низкому общему качеству.
Дополнительно, при соблюдении строгих требований к контролю качества иногда требуется выполнение сварных соединений в конкретной последовательности, проверка того, что каждое сварное соединение выполнено при заданном наборе условий, и отслеживание выпуска оборудования в течение операций сварки. В роботизированных гибких производственных модулях эти требования легко выполняются. Тем не менее, в полуавтоматических гибких производственных модулях эти требования чувствительны к ошибкам оператора, так как оператор должен следить за всеми этими аспектами дополнительно к выполнению самих операций сварки.
Иллюстративный пример вышеописанных проблем показан в способе полуавтоматической сварки предшествующего уровня техники, представленном в виде блок-схемы на Фиг. 1. В этом способе каждая из различных операций задания режима, задания последовательности, осмотра и сварки организуется и выполняется оператором (т.е. сварщиком) самостоятельно. Конкретно, оператор начинает сварочные работы на этапе 10. Затем оператор настраивает сварочное оборудование в соответствии с режимом А на этапе 20. Далее оператор выполняет сварное соединение №1, сварное соединение №2 и сварное соединение №3, используя режим А сварки на этапах 22, 24 и 26. Затем оператор останавливает этапы сварки и настраивает сварочное оборудование в соответствии с режимом В на этапе 30. Далее оператор выполняет сварное соединение №4, используя режим В сварки на этапе 32. Затем оператор проверяет размеры сборки на этапе 40 и настраивает сварочное оборудование в соответствии с режимом С на этапе 50. Далее оператор выполняет сварное соединение №5 и сварное соединение №6, используя режим С сварки на этапах 52 и 54. После завершения этапов сварки оператор осматривает сваренную сборку на этапе 60 и завершает сварочные работы на этапе 70.
Очевидно, что способ, показанный на Фиг. 1, зависит от оператора, то есть от правильного соблюдения им заданной последовательности выполнения сварных соединений и проверок, точной смены между режимами сварки (например, как на этапе 30) и выполнения самой сварки. Ошибки в любой из этих обязанностей может привести либо к повторной работе (если ошибки найдены во время осмотра на этапе 60), либо к дефектной детали, поставляемой конечному пользователю. Дополнительно, этот примерный способ полуавтоматической сварки сдерживает производительность, так как оператор должен тратить время на конфигурирование и переконфигурирование режимов сварки.
Вышеописанные проблемы требуют улучшения системы предшествующего уровня техники.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно аспекту изобретения обеспечивается полуавтоматический сварочный гибкий производственный модуль, включающий в себя устройство задания последовательности сварочных работ, которое автоматически выбирает режим сварки для использования оператором в полуавтоматическом сварочном гибком производственном модуле.
Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается способ сварки в полуавтоматическом гибком производственном модуле, включающий в себя автоматический выбор режима сварки для использования оператором в полуавтоматическом сварочном гибком производственном модуле.
Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается сварочная производственная линия, включающая, по меньшей мере, один полуавтоматический сварочный гибкий производственный модуль, причем полуавтоматический гибкий производственный модуль включает в себя устройство задания последовательности сварочных работ, которое автоматически выбирает в нем режим сварки для использования оператором.
Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается способ отслеживания сварочной производственной линии, включающий в себя автоматический выбор режима сварки для использования оператором в полуавтоматическом сварочном гибком производственном модуле.
Вышеупомянутый аспект, а также другие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники при обзоре последующего описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеописанные и/или другие аспекты изобретения станут более очевидными при подробном описании примерных воплощений изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует операцию сварки предшествующего уровня техники, использующую полуавтоматический сварочный гибкий производственный модуль; и
Фиг. 2 иллюстрирует операцию сварки согласно изобретению, использующую полуавтоматический сварочный гибкий производственный модуль.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ
Примерные воплощения изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые Фигуры. Описанные примерные воплощения предназначены для помощи в понимании изобретения и не предназначены для ограничения объема изобретения каким бы то ни было образом. Одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы по всему описанию.
В примерном воплощении изобретения обеспечивается устройство задания последовательности сварочных работ. Устройство задания последовательности сварочных работ улучшает полуавтоматический гибкий производственный модуль предшествующего уровня техники, увеличивая производительность полуавтоматического гибкого производственного модуля, но не в ущерб количеству режимов сварки, используемых в нем. Устройство задания последовательности сварочных работ достигает этого улучшения, выполняя автоматические изменения в полуавтоматическом гибком производственном модуле и снабжая оператора набором команд и инструкций.
Более конкретно, в примерном воплощении устройство задания последовательности сварочных работ автоматически выбирает и выполняет функцию сварочного гибкого производственного модуля. Пример такой функции включает конкретный режим сварки, который должен быть использован с полуавтоматическим гибким производственным модулем. Другими словами, устройство задания последовательности сварочных работ может выбирать режим сварки, который должен быть использован для конкретного сварного соединения, и изменять настройки полуавтоматического гибкого производственного модуля в соответствии с выбранным режимом сварки, автоматически для оператора (т.е. без особого вмешательства оператора).
Дополнительно, в примерном воплощении устройство задания последовательности сварочных работ может автоматически отображать последовательность этапов, которую должен соблюдать оператор для создания конечной сварной сборки. Вместе с автоматическим выбором режимов сварки эта отображаемая последовательность позволяет оператору соблюдать последовательность для создания конечной сварной детали, не затрачивая время для настройки, выбора или обзора каждого отдельного режима и/или последовательности сварки.
Следовательно, так как устройство задания последовательности сварочных работ настраивает сварочное оборудование и организует трудовой процесс и так как оператор только выполняет сами операции сварки, возможность ошибок при операции сварки значительно уменьшается, а производительность и качество улучшаются.
Примерное воплощение в виде блок-схемы представлено на Фиг. 2. На Фиг. 2 на этапе 110 устройство задания последовательности сварочных работ начинает работу и сразу настраивает сварочное оборудование на использование режима А сварки (этап 120) и дает команду оператору выполнить сварные соединения №1, №2 и №3. Затем оператор выполняет сварные соединения №1, №2 и №3, используя режим А сварки (этапы 122, 124 и 126). Далее устройство задания последовательности сварочных работ настраивает сварочное оборудование на использование режима В сварки (этап 130) и дает команду оператору выполнить сварное соединение №4. Затем оператор выполняет сварное соединение №4, используя режим В сварки (этап 132). После завершения режима В сварки устройство задания последовательности сварочных работ настраивает сварочное оборудование на использование режима С сварки (этап 150) и дает команду оператору выполнить сварные соединения №5 и №6 и осмотреть деталь. Затем оператор выполняет сварные соединения №5 и №6 (этапы 152 и 154), используя режим С сварки, и осматривает готовую деталь, чтобы подтвердить, что она выполнена правильно (этап 160). Этот осмотр может включать в себя проверку размеров, подтверждение отсутствия видимых дефектов или проверку любого другого типа, которая может быть необходима. Дополнительно, этап 160 может включать в себя требование подтверждения оператором завершения осмотра, например, с помощью нажатия на кнопку «ОК» до того, как можно будет перейти к следующему этапу. Наконец, устройство задания последовательности сварочных работ отображает, что сварка завершена (этап 170), и перенастраивается для следующего этапа.
Следовательно, как отмечено выше, задание последовательности и режимов операций сварки совершается устройством задания последовательности и дает оператору свободу сосредоточиться на выполнении сварных соединений в соответствии с командой.
Устройство задания последовательности сварочных работ может выбрать и выполнить новую функцию, например выбор и выполнение режимов А, В и С сварки, показанных на Фиг. 2, основываясь на различных переменных и входных данных. Например, устройство задания последовательности сварочных работ может просто выбрать новые режимы сварки, основываясь на отслеживании времени, истекшем после начала операций сварки или после приостановки сварки (например, времени после выполнения сварного соединения №3 на Фиг. 2 выше). Альтернативно, устройство задания последовательности сварочных работ может отслеживать действия оператора, сравнивать действия с установленной последовательностью сварных соединений и соответствующим образом выбирать новые режимы сварки. Более того, могут быть выполнены различные комбинации этих способов или любой другой эффективный способ при условии, что конечный результат должен обеспечивать автоматический выбор и выполнение функции, например режима сварки, для использования оператором.
Параметры выбранного режима сварки могут включать в себя такие переменные, как способ сварки, тип проволоки, размер проволоки, WFS, вольты, обрезка, механизм подачи проволоки для использования или подающая головка для использования, но не ограничиваются такими переменными.
Хотя вышеприведенное описание сосредоточено на выборе режима сварки как функции, которая автоматически выбирается и выполняется, устройство задания последовательности сварочных работ не ограничено использованием только этой функции.
Например, другой возможной функцией, которая может быть выбрана и выполнена устройством задания последовательности сварочных работ, является выбор одного из нескольких механизмов подачи проволоки, работающих от одного источника энергии, в соответствии с режимом сварки. Эта функция обеспечивает даже еще более значительную изменчивость в сварочных работах, допускающих выполнение оператором в полуавтоматических гибких производственных модулях, так как различные механизмы подачи проволоки могут обеспечить значительную вариацию, например, размеров и типов проволоки.
Другим примером функции, совместимой с устройством задания последовательности сварочных работ, является функция Quality Check. Эта функция выполняет проверку качества сварного соединения (либо во время сварки, либо после завершения сварного соединения) перед тем, как разрешить продолжение последовательности сварочных работ. Проверка качества может отслеживать различные параметры сварки и может приостановить операцию сварки и предупредить оператора при обнаружении нарушений. Примером параметра сварки, измеряемого этой функцией, могли бы быть данные дуги.
Другим примером такой функции могла бы быть функция Repeat. Эта функция дает команду оператору повторить конкретное сварное соединение или последовательность сварных соединений. Пример использования данной функции включает в себя случай, когда функция Quality Check показывает нарушение или когда требуется несколько копий одного сварного соединения.
Другим примером такой функции могла бы быть функция Notify Welder, которая сообщает информацию сварщику. Эта функция отображает информацию, дает звуковой сигнал или взаимодействует со сварщиком каким-либо другим способом. Примеры использования такой функции включают в себя указание оператору, что он может начать сварку, или указание, что оператору следует проверить некоторый участок сварной детали для проверки качества.
Другим примером такой функции могла бы быть функция Enter Job Information. Эта функция потребует от сварщика ввода информации, такой как серийный номер детали, номер персонального ID или другие конкретные условия до того, как устройство задания последовательности сварочных работ сможет продолжить работу. Эта информация может быть также считана с детали или самого инвентарного ярлыка с помощью радиочастотной идентификации (RFID), сканирования штрих-кода или тому подобного. Устройство задания последовательности сварочных работ может затем использовать введенную информацию для операций сварки. Пример использования такой функции мог бы быть предикатом всей операции сварки для указания устройству задания последовательности сварочных работ того, какие режимы и/или последовательности следует выбрать.
Дополнительным примером такой функции могла бы быть функция Job Report. Эта функция создаст отчет о сварочной работе, который может включать в себя такую информацию, как: количество выполненных сварных соединений, общее и индивидуальное время горения дуги, прерывания последовательности, ошибки, дефекты, использование проволоки, данные дуги и тому подобное. Примером использования такой функции мог бы быть отчет об эффективности и качестве способов сварки для отдела качества производства.
Еще одним дополнительным примером такой функции могла бы быть функция System Check. Эта функция установит, могут ли быть продолжены сварочные работы, и может отслеживать такие параметры, как: подача проволоки, подача газа, оставшееся время рабочей смены (по сравнению со временем, требуемым для окончания работы) и тому подобное. Функция могла бы затем определить, указывают ли параметры на то, что времени и/или материала достаточно для продолжения сварных работ. Эта функция предотвратила бы период простоя в результате истощения материала и предотвратила бы задержку частично обработанных сборок, которая может привести к недостаточному качеству из-за проблем, связанных с перегревом и заданием режимов.
Дополнительно, как упоминалось выше, устройство задания последовательности сварочных работ может выбрать и выполнить новую функцию, основываясь на различных переменных и входных данных. Эти переменные и входные данные особым образом не ограничиваются и могут быть даже другой функцией. Например, другой функцией, совместимой с устройством задания последовательности сварочных работ, является функция Perform Welding Operation. Эта функция предназначена для обнаружения текущей сварки, выполняемой оператором, и для сообщения об этой сварке, так чтобы устройство задания последовательности сварочных работ могло определить, следует ли переходить к дополнительным этапам. Например, эта функция может действовать, включаясь при нажатии оператором на пусковой механизм для запуска операции сварки и выключаясь, когда оператор отпускает пусковой механизм после завершения сварки или через заданный промежуток времени после ее начала. Эта функция могла бы отключаться, когда пусковой механизм отпущен, или она могла бы быть выполнена с возможностью автоматического отключения по истечении промежутка времени, количества проволоки или после подачи некоторого количества энергии. Эта функция может быть использована для определения того, когда следует выбрать новую функцию, например новый режим сварки, как обсуждалось выше.
Более того, различные полуавтоматические и/или роботизированные гибкие производственные модули могут быть объединены вместе в одну сеть, и задание последовательности этапов сварки в едином гибком производственном модуле может быть полностью встроено в общий производственный режим, который может быть сам изменен при необходимости внесения изменений в производственный режим. Информация о задании последовательности и/или режима может быть также сохранена в базе данных, сохранена по дате в базе данных и может быть доступна для обеспечения различных производственных отчетов.
Хотя изобретение конкретно показано и описано со ссылкой на его примерные воплощения, изобретение не ограничено этими воплощениями. Специалисты в данной области техники поймут, что в данном изобретении могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без отклонения от сущности и объема изобретения, определяемых последующей формулой изобретения.