Svařovací robot: kdy nahradí svářeče a kdy ne

Svářecí robot není lepší svářeč. Je to jiný nástroj: neunaví se, neimprovizuje a nemá žádné názory. Svařuje přesně podle programu, což je v některých závodech velká výhoda, ale v jiných je to důvod, proč stroj stojí u zdi šest měsíců po zakoupení.

Tento článek je určen pro majitele nebo vedoucího výroby, kteří se zajímají o to, zda má robotické svařování pro jejich zařízení smysl. Neuvádíme zde ceny, protože ceny robotických buněk se určují pro konkrétní procesy: ocelové rámy svařované metodou MIG/MAG budou stát jinak než nádrže z nerezové oceli. Místo toho uvedeme pět kritérií, která si můžete ověřit s vlastními výrobními daty, spolu se seznamem věcí, bez kterých robot nezačne pracovat.

Nakonec krátce o rozdílu mezi průmyslovým robotem a kobotem, protože tato otázka se objevuje téměř v každé konverzaci o automatizaci svařování.

Co dělá svářecí robot jinak než člověk?

Svářeč pracuje v cyklu: pozoruje, vyhodnocuje a opravuje. Vidí, že mezera je větší než na předchozím dílu, takže zpomalí a přidá materiál. Vnímá, že se plech zahřívá, takže změní pořadí svarů. Tato schopnost oprav je cenná pro díly, které pokaždé vypadají trochu jinak.

Robot pracuje postupně: spouští program vytvořený na prvním dílu. Hořák se pohybuje po stejné trajektorii stejnou rychlostí a se stejnými parametry oblouku. Pokud je díl číslo 100 umístěn v držáku stejným způsobem jako díl číslo 1, bude svar stejný. Pokud je umístěn jinak, robot si toho nevšimne, pokud stanice nemá senzory, které je nutné přidat a nakonfigurovat samostatně.

Z tohoto rozdílu vyplývá vše ostatní: robot se vyplatí tam, kde jsou díly opakovatelné, a svářeč tam, kde nejsou. Zbývající kritéria tento princip pouze upřesňují.

Pět kritérií pro ziskovost svařovacího robota

Vyplatí se postupně ověřit následující kritéria. Pokud alespoň tři z nich svědčí ve prospěch robota, má smysl prodiskutovat implementaci. Pokud platí jedno nebo žádné z nich, je obvykle lepší volbou ruční laserová svářečka nebo jednoduše druhý svářeč.

1. Opakovatelnost série

Robot je na díl nejlevnější, když se stejný program spouští vícekrát. Programování a příprava nástrojů jsou fixní náklady pro daný díl; jsou rozloženy na počet kusů. U dávek stovek nebo tisíců kusů ročně tyto náklady ustupují do pozadí. U několika kusů trvá programování déle než samotné svařování.

Zkontrolujte si tedy podíl vaší produkce, který pochází z dílů, které se každý měsíc vracejí ve stejné formě. Pokud budou převažovat jednotlivé objednávky, robot bude stát.

2. Celková délka svarů na detailu

Robot vydělává peníze, zatímco oblouk hoří. Díl s mnoha krátkými svary v různých rovinách vyžaduje mezi svary velký pohyb hořáku a málo svařování. Díl s několika dlouhými, rovnými nebo obvodovými svary je případ, kdy robot nechává lidi daleko za sebou, protože pohybuje hořákem konstantní rychlostí bez přerušení na změnu polohy těla.

Spočítejte metry svaru na díl a vynásobte je ročním počtem dílů. Toto číslo ve srovnání s časem, který svářeči dnes potřebují, vypovídá o ziskovosti více než jakákoli brožura.

3. Opakovatelnost přípravy dílů

Toto je nejčastěji přehlížené kritérium a nejčastější příčina neúspěšných implementací. Robot předpokládá, že hrana je tam, kde byla při programování. Pokud jsou díly řezány s tolerancemi, které se liší díl od dílu, pokud jsou ohýbány na různých strojích nebo pokud jsou ručně svařovány bez šablony, robot bude produkovat zmetky se stejnou opakovatelností, jako by produkoval dobré svary.

Než se zeptáte na robota, zeptejte se na svůj řezací stroj a ohraňovací brzdu. Pokud je v pořádku, robot ho využije. Pokud ne, robot ho odhalí.

4. Dostupnost svářečů

V mnoha závodech není argumentem pro robotizaci vůbec cena, ale spíše nedostatek pracovní síly. Pokud jsou objednávky nevyřízené, protože není kdo svařovat, robot obsluhovaný vyškoleným operátorem, který nemusí mít kvalifikaci pro ruční svařování, odemkne výrobu. Operátor umístí díl do držáku, spustí program a zkontroluje výsledky. U konstrukcí vyráběných podle norem má však operátor mechanizované stanice svou vlastní, samostatnou kvalifikaci.

Je třeba si uvědomit, že robot neodstraňuje svářeče z provozu. Někdo musí nastavit parametry, vyhodnotit první svar a opravit vše, co program nepředpokládal. Poměr se mění: jeden zkušený svářeč pro několik stanic místo jednoho svářeče na každé stanici.

5. Požadovaná kvalita a dokumentace

Pokud klient požaduje, aby každý svar vypadal identicky, nebo aby byl proces zdokumentován pro replikaci, má robot výhodu, kterou lidé nedokážou nabídnout. Program je záznam parametrů. Opakovatelnost polohování, vyjádřená v setinách milimetru, znamená, že dva svary ze dvou různých dnů mají identické trajektorie.

Pro závody vyrábějící podle konstrukčních norem, pro které je důležité dodržování technologických pokynů, se jedná o nezávislý argument, nezávislý na ekonomice.

Co svařovací robot neumí

Seznam je kratší než seznam výhod, ale každý bod může implementaci zastavit.

Jednotlivé díly. Programování jednoho dílu trvá déle než jeho ruční svařování. I s ručně vedeným programováním, jako je u kobotů, má příprava trajektorií a testů pro jeden díl jen zřídka ekonomický smysl.

Špatné usazení. Robot „nedokončí” svar tam, kde je mezera širší, než se očekávalo. Buď dojde k přepálení, nebo nedostatečnému svaření. Svářeč by v tomto bodě změnil svou techniku; robot to bez senzorů nebo korekce lidského programu nedokáže.

Bez polohovadla je přístup obtížný. Šestiosé rameno má velký dosah, ale fyzika spoje zůstává zachována: svar v poloze nad hlavou, svar uvnitř uzavřeného profilu, svar za žebrem, kam hořák nedosáhne bez kolize. Řešením je polohovadlo, které otáčí díl do polohy směrem dolů. Bez něj robot svařuje pouze to, co vidí shora.

Detaily, které nikdo nenakreslil. Robot potřebuje jasné informace o typu, tloušťce a straně svaru. Pokud výkres tyto informace neposkytuje, program provede informované odhady. V textu o označení svarů v technických výkresech (zdroj v polštině)označení svarů v technických výkresech si povíme, jak tyto informace číst a zapisovat.

RBR 2110S: co znamenají parametry na kartě robota?

Pojďme se podívat, jak se tato obecná kritéria promítají do konkrétních čísel z datového listu svařovacího robota RBR 2110S. Nejde o jejich reklamu, ale o to, abyste si v každém datovém listu všimli, na co se zaměřit.

Dosah a nosnost určují, co se fyzicky vejde na pracovní stanici. Opakovatelnost určuje kvalitu svaru, ale jak je uvedeno výše, pouze pokud je obrobek opakovatelný. Integrovaný zdroj MIG znamená, že změna proudu nebo rychlosti podávání drátu je programovým parametrem, nikoli zásahem obsluhy na svářečce.

Cena stanice zůstává odhadem specifickým pro daný proces: závisí na nástrojích, polohovači, krytech a rozsahu integrace, nikoli na samotném rameni.

Kobot nebo průmyslový robot při svařování

Kobot neboli kolaborativní robot je často první myšlenka, která vás napadne, když se uvažuje o automatizaci v malém závodě. Slibuje jednodušší programování a méně infrastruktury. Stojí za to pochopit, co se za tím skrývá.

Kobot RBR 0805 je šestiosý a programuje se ručně: obsluha uchopí rameno, vede hořák podél svaru a robot ukládá body. Pro dílnu, která zpracovává velké množství různých dílů v krátkých sériích, se tím zkracuje doba od kreslení až po první svar. Není potřeba žádný programátor, postačí vyškolený svářeč.

Průmyslový robot, jako je RBR 2110S, je konstruován pro nepřetržitý provoz ve velkých dávkách; vyšší rychlosti pohybu a větší dosah než u kobotů jsou pro tuto třídu robotů typické. Vyžaduje však úplné krytí, ochranu a programování pomocí panelu nebo offline softwaru, což vyžaduje specializované interní znalosti.

Stručně řečeno: kobot vítězí, když je variabilita dílů vysoká a šarže jsou krátké; průmyslový robot vítězí, když jsou šarže dlouhé a díly velké. Svařovací kobot je samostatné téma a na blog se mu vrátím v samostatném článku.

Co potřebujete předtím, než robot začne svařovat

Robotické rameno je nejviditelnější částí stanice, ale ne jedinou. Zde je seznam věcí, které implementaci znemožní:

1. Polohovací zařízení nebo rotátor. Otáčí obrobek do polohy vhodné pro hořák. Bez něj robot svařuje pouze to, co je přístupné shora, což ho činí neefektivním pro 3D obrobky.
2. Nástroje a přípravky. Každý obrobek potřebuje přípravek, který ho vždy umístí na stejné místo. Náklady a doba návrhu přípravků mohou být srovnatelné s cenou samotného robota, zejména pokud se jedná o mnoho součástí.
3. Programátor nebo vyškolený svářeč. Někdo musí vytvářet a opravovat programy. Pro průmyslového robota je to samostatná dovednost; pro kobota postačí vyškolený svářeč.
4. Ochranné kryty, odsávání a bezpečnostní zóna. Průmyslové roboty vyžadují oplocení s blokováním a obloukové svařování vyžaduje odsávání výparů. Laserové stanice vyžadují laserovou ochranu třídy 4.
5. Opakovatelný proces před robotem. Řezání, ohýbání a stehování musí pokaždé produkovat stejný obrobek. To je požadavek pro celý závod, nikoli pro dodavatele robota.
6. Přehledná dokumentace. Výkresy s úplným označením svarů a technologickými pokyny, ze kterých si můžete program sestavit bez dohadů.

Dobrým postupem je začít s jedním obrobkem: tím s nejdelšími svary, tím, který se vrací nejčastěji, a tím, který je nejlépe připravený. Pokud si s ním robot vede dobře, postupně přidávejte další obrobky. Naše zkušenosti s takovými implementacemi probíráme v našem příspěvku o průmyslových robotech ve svařování.

Kdy zvolit ruční laserovou svářečku místo robota

Existuje skupina závodů, kde se otázka robota klade předčasně. Malosériová výroba, variabilní obrobky, hodně nerezové oceli a důraz na vzhled svarů: úzkým hrdlem zde není počet rukou, ale doba svařování a následného zpracování. V takových případech nabízí ruční laserová svářečka od společnosti Roboteus některé z výhod robota (rychlost, malá tepelně ovlivněná zóna, estetický vzhled) bez nutnosti použití nástrojů nebo programování.

Hranice mezi těmito řešeními není jasná. Společnost, která si dnes koupí ruční laserovou svářečku pro nerezovou ocel, by za pár let mohla přidat robota pro opakovatelné ocelové rámy. Je důležité, aby objednávka byla založena na výrobních datech, nikoli na tom, který stroj vypadá na veletrhu lépe.

Často kladené otázky

Nahradí svářecí robot zcela svářečku?

Ne. Nahrazuje svářečku pro opakované dávky, ale stále vyžaduje operátora pro zakládání a řízení a také svářeče pro nastavování parametrů a vyhodnocování počátečních svarů. Poměr lidí k pozicím se mění, ale potřeba svářečských dovedností zůstává.

Kolik kusů v sérii, aby byl robot ziskový?

Neexistuje jednotné číslo, protože záleží na délce svaru, nákladech na nástroje a výrobních sazbách. Dobrou metodou je vypočítat náklady na programování a upínací přípravky pro konkrétní obrobek a vydělit je ročním objemem výroby. Pokud je výsledek malý ve srovnání s náklady na ruční svařování jednoho obrobku, dává smysl použít robota.

Zvládne svařovací robot špatně připravené obrobky?

To není možné bez dalších senzorů a korekcí programu. Robot opakuje svou trajektorii s přesností na setiny milimetru, takže proměnná mezera nebo špatně zarovnaný obrobek vede k selhání. Opakovatelná příprava obrobku je pro implementaci požadavkem, nikoli možností.

Jaký je rozdíl mezi svařovacím kobotem a průmyslovým robotem?

Koboti se programují ručně a obvykle vyžadují méně infrastruktury, takže jsou vhodní pro krátké série a variabilní obrobky. Průmysloví roboti jsou rychlejší, mají delší dosah a jsou navrženi pro nepřetržitý provoz ve velkých sériích, ale vyžadují oplocení a programování panelů.

Je pro svařovací robot potřeba polohovač?

U plochých obrobků svařovaných shora můžete začít bez něj. U 3D obrobků se svary v různých polohách je polohovač nezbytný, protože otáčí spoj do polohy přístupné hořáku. V praxi má většina svařovacích stanic alespoň jednu osu polohovače.

Zdroje

• https://roboteus.com/cs/stroje/prumyslove-roboty/prumyslovy-robot-rbr-2110s/
• https://roboteus.com/cs/stroje/prumyslove-roboty/sestiosy-robot-rbr-0805/
• https://roboteus.com/cs/stroje/laserove-svarecky/laserova-svarecka-rbw-1500/
• https://roboteus.com/cs/blog/prumyslove-roboty-ve-svarovani/

Redakční poznámka

Parametry robotů a svářeček jsou převzaty z produktových listů Roboteus a závisí na konfiguraci stanice, materiálu a procesu; cena robotické stanice se stanovuje individuálně pro každý proces. Kritéria nákladové efektivity jsou obecná a vyžadují ověření na základě údajů z vašeho vlastního zařízení. Tento text nenahrazuje pokyny výrobce ani předpisy bezpečnosti a ochrany zdraví při práci s průmyslovými roboty a lasery třídy 4.