Zvárací robot nie je lepší zvárač. Je to iný nástroj: neunaví sa, neimprovizuje a nemá žiadne názory. Zvára presne podľa programu, čo je v niektorých závodoch veľká výhoda, ale v iných je to dôvod, prečo stroj stojí pri stene šesť mesiacov po kúpe.
Tento článok je určený pre majiteľa alebo vedúceho výroby, ktorý sa pýta, či má robotické zváranie pre jeho zariadenie zmysel. Neuvádzame tu ceny, pretože ceny robotických staníc sa určujú pre špecifické procesy: Oceľové rámy zvárané metódou MIG/MAG budú stáť inak ako nádrže z nehrdzavejúcej ocele. Namiesto toho uvádzame päť kritérií, ktoré si môžete overiť pomocou vlastných výrobných údajov, spolu so zoznamom vecí, bez ktorých robot nezačne pracovať.
Na záver stručne o rozdiele medzi priemyselným robotom a kobotom, pretože táto otázka sa objavuje takmer v každej konverzácii o automatizácii zvárania.
Čo robí zvárací robot inak ako človek?
Zvárač pracuje v slučke: pozoruje, hodnotí a opravuje. Vidí, že medzera je väčšia ako na predchádzajúcej časti, takže spomalí a pridá materiál. Cíti, že sa plech zahrieva, takže zmení poradie zvarov. Táto schopnosť korekcie je cenná pre časti, ktoré zakaždým vyzerajú trochu inak.
Robot pracuje postupne: vykonáva program vytvorený na prvom diele. Horák sa pohybuje po rovnakej trajektórii rovnakou rýchlosťou a s rovnakými parametrami oblúka. Ak je diel číslo 100 umiestnený v držiaku rovnakým spôsobom ako diel číslo 1, zvar bude rovnaký. Ak je umiestnený inak, robot si to nevšimne, pokiaľ stanica nemá senzory, ktoré je potrebné pridať a nakonfigurovať samostatne.
Tento rozdiel ovplyvňuje všetko ostatné: robot je ziskovejší tam, kde sú diely opakovateľné, zatiaľ čo zváračka je ziskovejšia tam, kde nie sú. Zvyšné kritériá tento princíp iba spresňujú.
Päť kritérií pre ziskovosť zváracieho robota
Stojí za to skontrolovať nasledujúce kritériá jedno po druhom. Ak aspoň tri z nich hovoria v prospech robota, má zmysel diskutovať o implementácii. Ak je pravdivé jedno alebo žiadne z nich, lepšou možnosťou je zvyčajne ručná laserová zváračka alebo jednoducho druhý zvárač.
1. Opakovateľnosť série
Robot je najlacnejší na diel, keď sa ten istý program spúšťa viackrát. Programovanie a príprava nástrojov sú fixné náklady pre daný diel; sú rozložené podľa počtu kusov. Pri sériách stoviek alebo tisícok kusov ročne tieto náklady ustupujú do úzadia. Pri niekoľkých kusoch trvá programovanie dlhšie ako samotné zváranie.
Skontrolujte si teda podiel vašej produkcie, ktorý pochádza z dielov, ktoré sa každý mesiac vracajú v rovnakej forme. Ak prevažujú jednotlivé objednávky, robot bude stáť.
2. Celková dĺžka zvarov na detaile
Robot zarába peniaze, kým oblúk horí. Súčiastka s mnohými krátkymi zvarmi v rôznych rovinách vyžaduje veľa pohybu horáka medzi zvarmi a málo zvárania. Súčiastka s niekoľkými dlhými, rovnými alebo obvodovými zvarmi je prípad, keď robot necháva ľudí ďaleko za sebou, pretože pohybuje horákom konštantnou rýchlosťou bez zastavenia kvôli zmene polohy tela.
Spočítajte metre zvaru na diel a vynásobte ho ročným počtom dielov. Toto číslo v porovnaní s časom, ktorý dnes zvárači potrebujú, vypovedá o ziskovosti viac ako ktorákoľvek brožúra.
3. Opakovateľnosť prípravy dielov
Toto je najčastejšie prehliadané kritérium a najčastejšia príčina neúspešných implementácií. Robot predpokladá, že hrana je tam, kde bola pri programovaní. Ak sú diely rezané s toleranciami, ktoré sa líšia od dielu k dielu, ak sú ohýbané na rôznych strojoch alebo ak sú manuálne zvárané bez šablóny, robot bude produkovať nepodarky s rovnakou opakovateľnosťou, ako by produkoval dobré zvary.
Predtým, ako sa opýtaš na robota, opýtaj sa na svoj rezací stroj a ohraňovací stroj. Ak je v ňom poriadok, robot ho využije. Ak nie, robot ho odhalí.
4. Dostupnosť zváračov
V mnohých závodoch nie sú argumentom pre robotiku vôbec náklady, ale skôr nedostatok pracovnej sily. Ak sú objednávky čakajúce na spracovanie, pretože nie je kto zvárať, robot ovládaný vyškoleným operátorom, ktorý nemusí mať kvalifikáciu na manuálne zváranie, odomkne výrobu. Operátor umiestni diel do držiaka, spustí program a skontroluje výsledky. Avšak v konštrukciách vyrobených podľa noriem má operátor mechanizovanej stanice svoju vlastnú, samostatnú kvalifikáciu.
Je potrebné pripomenúť, že robot neodstraňuje zvárača z prevádzky. Niekto musí nastaviť parametre, vyhodnotiť prvý zvar a opraviť všetko, čo program nepredvídal. Pomer sa mení: jeden skúsený zvárač na niekoľko staníc namiesto jedného zvárača na každej stanici.
5. Požadovaná kvalita a dokumentácia
Ak klient požaduje, aby každý zvar vyzeral identicky, alebo aby bol proces zdokumentovaný, aby sa dal replikovať, robot má výhodu, ktorú ľudia nedokážu dosiahnuť. Program je záznam parametrov. Opakovateľnosť polohovania, vyjadrená v stotinách milimetra, znamená, že dva zvary z dvoch rôznych dní majú identické trajektórie.
Pre závody vyrábajúce podľa konštrukčných noriem, pre ktoré je dôležité dodržiavanie technologických pokynov, ide o nezávislý argument, nezávislý od ekonomiky.
Čo zvárací robot nedokáže
Zoznam je kratší ako zoznam výhod, ale každý bod môže implementáciu zastaviť.
Jednotlivé diely. Programovanie jedného dielu trvá dlhšie ako jeho manuálne zváranie. Aj pri ručnom programovaní, ako je napríklad u kobotov, má príprava trajektórií a testov pre jeden diel len zriedka ekonomický zmysel.
Zlé uloženie. Robot „nedokončí” zvar tam, kde je medzera širšia, ako sa očakávalo. Buď dôjde k prepáleniu, alebo nedostatočnému navareniu. Zvárač by v tomto bode zmenil svoju techniku; robot to neurobí bez senzorov alebo korekcie ľudského programu.
Bez polohovadla je prístup ťažký. Šesťosové rameno má veľký dosah, ale fyzika spoja zostáva zachovaná: zvar v polohe nad hlavou, zvar vo vnútri uzavretého profilu, zvar za rebrom, ku ktorému horák nedosiahne bez kolízie. Riešením je polohovadlo, ktoré otáča diel do polohy smerom nadol. Bez neho robot zvára iba to, čo vidí zhora.
Detaily, ktoré nikto nenakreslil. Robot potrebuje jasné informácie o type, hrúbke a strane zvaru. Ak výkres tieto informácie neposkytuje, program urobí informované odhady. Diskutujeme o tom, ako čítať a zapisovať tieto informácie v texte o označení zvarov v technických výkresoch (zdroj v poľštine).
RBR 2110S: čo znamenajú parametre na karte robota?
Pozrime sa, ako sa tieto všeobecné kritériá premietajú do konkrétnych čísel z technického listu zváracieho robota RBR 2110S. Nie je to ich reklama, ale ukážka toho, čo hľadať v každom technickom liste.
| Parameter | Hodnota pre RBR 2110S | Čo to znamená v praxi? |
|---|---|---|
| Počet náprav | 6 | Horák je možné umiestniť v ľubovoľnom uhle k spoju, vrátane rohov a okolo potrubí |
| Dosah | 2100 mm | Určuje, aký veľký diel alebo koľko malých dielov sa zmestí na jednu stanicu bez pohybu robota. |
| Nosnosť | 10 kg | Musí sa doňho umiestniť horák s káblami a prípadným senzorom; pre zváranie MIG/MAG ide o typickú rezervu. |
| Opakovateľnosť | ±0,07 mm | Robot sa vracia na rovnaké miesto s presnosťou na stotiny milimetra; to je záruka identického zvaru, nie záruka identického obrobku. |
| Zdroj zvárania | MIG 350 A (BINGO 350A) v balení | Dostatočný prúd na zváranie typických hrúbok konštrukčnej ocele; integrované riadenie, takže parametre oblúka sú súčasťou programu |
Dosah a nosnosť určujú, čo sa fyzicky zmestí na pracovnú stanicu. Opakovateľnosť určuje kvalitu zvaru, ale ako je uvedené vyššie, iba ak je obrobok opakovateľný. Integrovaný zdroj MIG znamená, že zmena prúdu alebo rýchlosti podávania drôtu je parametrom programu, nie zásahom obsluhy na zváračke.
Cena stanice zostáva odhadom špecifickým pre daný proces: závisí od nástrojov, polohovadla, krytov a rozsahu integrácie, nie od samotného ramena.
Kobot alebo priemyselný robot pri zváraní
Kobot alebo kolaboratívny robot je často prvá myšlienka, ktorá vám napadne pri úvahách o automatizácii v malom závode, sľubujúca jednoduchšie programovanie a menej infraštruktúry. Stojí za to pochopiť, čo sa za tým skrýva.
Kobot RBR 0805 je šesťosový a programuje sa ručným vedením: operátor uchopí rameno, vedie horák pozdĺž zvaru a robot ukladá body. Pre dielňu, ktorá spracováva veľké množstvo rôznych dielov v krátkych sériách, to skracuje čas od kreslenia po prvý zvar. Nie je potrebný žiadny programátor, postačí vyškolený zvárač.
Priemyselný robot ako RBR 2110S je skonštruovaný pre nepretržitú prevádzku vo veľkých dávkach; vyššie rýchlosti pohybu a väčší dosah ako u kobotov sú v tejto triede robotov typické. Vyžaduje si však úplné oplotenie, ochranu a programovanie prostredníctvom panela alebo offline softvéru, čo si vyžaduje špecializovanú internú expertízu.
Stručne povedané: kobot vyhráva, keď je variabilita dielov vysoká a série sú krátke; priemyselný robot vyhráva, keď sú série dlhé a diely veľké. Zvárací kobot je samostatná téma a na blog sa mu vrátim v samostatnom článku.
Čo potrebujete predtým, ako robot začne zvárať
Robotické rameno je najviditeľnejšou časťou stanice, ale nie jedinou. Tu je zoznam vecí, bez ktorých implementácia nebude možná:
- Polohovač alebo rotátor. Otáča obrobok do polohy vhodnej pre horák. Bez neho robot zvára iba to, čo je prístupné zhora, čo ho robí neúčinným pre 3D obrobky.
- Nástroje a upínacie prípravky. Každý obrobok potrebuje upínací prípravok, ktorý ho vždy umiestni na rovnaké miesto. Náklady a čas potrebný na návrh upínacích prípravkov môžu byť porovnateľné s nákladmi na samotného robota, najmä ak je k dispozícii veľa súčiastok.
- Programátor alebo vyškolený zvárač. Niekto musí vytvárať a opravovať programy. Pre priemyselného robota je to samostatná zručnosť; pre kobota postačí vyškolený zvárač.
- Ochranné kryty, odsávanie a bezpečnostná zóna. Priemyselné roboty vyžadujú oplotenie s blokovacími zariadeniami a oblúkové zváranie vyžaduje odsávanie výparov. Laserové stanice vyžadujú laserovú ochranu triedy 4.
- Opakovateľný proces pred robotom. Rezanie, ohýbanie a stehovanie musia zakaždým produkovať rovnaký obrobok. Toto je požiadavka pre celý závod, nie pre dodávateľa robota.
- Prehľadná dokumentácia. Výkresy s úplnými označeniami zvarov a technologickými pokynmi, z ktorých si môžete program zostaviť bez dohadov.
Dobrým postupom je začať s jedným obrobok: tým s najdlhšími zvarmi, tým, ktorý sa opakuje najčastejšie a tým, ktorý je najlepšie pripravený. Ak si robot na ňom počína dobre, postupne pridávajte ďalšie obrobky. Naše skúsenosti s takýmito implementáciami rozoberáme v našom príspevku o priemyselných robotoch vo zváraní.
Kedy si vybrať laserovú zváračku namiesto robota
Existuje skupina závodov, kde sa otázka robota kladie predčasne. Malosériová výroba, variabilné obrobky, veľa nehrdzavejúcej ocele a dôraz na vzhľad zvaru: úzkym hrdlom tu nie je počet rúk, ale čas zvárania a následného spracovania. V takýchto prípadoch ponúka ručná laserová zváračka od spoločnosti Roboteus niektoré výhody robota (rýchlosť, malá tepelne ovplyvnená zóna, estetický vzhľad) bez potreby nástrojov alebo programovania.
Hranica medzi týmito riešeniami nie je jasná. Spoločnosť, ktorá si dnes kúpi manuálnu laserovú zváračku na nehrdzavejúcu oceľ, môže o niekoľko rokov pridať robota na opakovateľné oceľové rámy. Je dôležité, aby objednávka bola založená na výrobných údajoch, nie na tom, ktorý stroj vyzerá na veľtrhu lepšie.
Často kladené otázky
Nahradí zvárací robot úplne zváračku?
Nie. Nahrádza zváračku pre opakujúce sa dávky, ale stále vyžaduje operátora na nakladanie a riadenie, ako aj zváračku na nastavovanie parametrov a vyhodnocovanie počiatočných zvarov. Pomer ľudí k pozíciám sa mení, ale potreba zváračských zručností zostáva.
Koľko kusov v sérii, aby bol robot ziskový?
Neexistuje jedno číslo, pretože to závisí od dĺžky zvaru, nákladov na nástroje a výrobných sadzieb. Dobrou metódou je vypočítať náklady na programovanie a upínacie prípravky pre konkrétny obrobok a vydeliť ich ročným objemom výroby. Ak je výsledok malý v porovnaní s nákladmi na manuálne zváranie jedného obrobku, robot má zmysel.
Dokáže zvárací robot spracovať zle pripravené diely?
Toto nie je možné bez dodatočných senzorov a korekcií programu. Robot opakuje svoju trajektóriu s presnosťou na stotiny milimetra, takže premenlivá medzera alebo nesprávne zarovnaný obrobok vedie k poruche. Opakovateľná príprava obrobku je požiadavkou na implementáciu, nie možnosťou.
Aký je rozdiel medzi zváracím kobotom a priemyselným robotom?
Koboty sa programujú ručným vedením a zvyčajne vyžadujú menej infraštruktúry, vďaka čomu sú vhodné pre krátke série a variabilné obrobky. Priemyselné roboty sú rýchlejšie, majú dlhší dosah a sú určené na nepretržitú prevádzku v dlhých sériách, ale vyžadujú si oplotenie a programovanie panelov.
Je pre zvárací robot potrebný polohovač?
Pri plochých obrobok zváraných zhora môžete začať bez neho. Pri 3D obrobok so zvarmi v rôznych polohách je polohovač nevyhnutný, pretože otáča spoj do polohy prístupnej horáku. V praxi má väčšina zváracích staníc aspoň jednu os polohovača.
Zdroje
- https://roboteus.com/sk/stroje/priemyselne-roboty/priemyselny-robot-rbr-2110s/
- https://roboteus.com/sk/stroje/priemyselne-roboty/sestosovy-robot-rbr-0805/
- https://roboteus.com/sk/stroje/laserove-zvaracky/laserova-zvaracka-rbw-1500/
- https://roboteus.com/sk/blog/priemyselne-roboty-vo-zvarani/
Redakčná poznámka
Parametre robotov a zváracích strojov sú prevzaté z technických listov produktov Roboteus a závisia od konfigurácie stanice, materiálu a procesu; cena robotickej stanice sa stanovuje individuálne pre každý proces. Kritériá nákladovej efektívnosti sú všeobecné a vyžadujú si overenie na základe údajov z vášho vlastného zariadenia. Tento text nenahrádza pokyny výrobcu ani predpisy o bezpečnosti a ochrane zdravia pri práci s priemyselnými robotmi a lasermi triedy 4.