Do każdej zmiany w procesie produkcji trzeba się przygotować zarówno ekonomicznie jak i technologicznie. Nie inaczej wygląda sytuacja z wdrożeniem procesu zrobotyzowanego spawania, szczególnie gdy ten temat podejmujemy po raz pierwszy.
Przede wszystkim taka aplikacja powinna być ekonomicznie uzasadniona, choć na samym początku nie zawsze tak musi być. Sprawa jest prostsza, kiedy produkujemy duże serie i dochodzimy do granic wydajności procesów obecnych w zakładzie. Sprawdzamy koszty naszej nowej aplikacji, weryfikujemy potencjalne korzyści oraz oszczędności, a następnie obliczamy ROI (return of investment) i już wiemy, czy to jest atrakcyjny kierunek rozwoju dla naszej firmy. Jednak są również sytuacje, w których robotyzację wymusza na nas rynek tj. nasi klienci, bezpośrednia konkurencja lub być może brak wykwalifikowanych spawaczy. Czy wtedy też opłaca nam się zautomatyzować spawanie? Często odpowiedź również brzmi TAK. Firmy decydując się wówczas na wdrożenie robota uwzględniają potencjalne przyszłe korzyści jak np. możliwość pozyskania nowych kontraktów, utrzymanie innowacyjności w swojej branży czy częściowe uniezależnienie się od przyszłych zawirowań na rynku pracy. Jeśli już przebrniemy przez aspekty finansowe i dajemy sobie zielone światło dla robotyzacji, musimy się do niej przygotować technicznie.
Robotyzowane są przeważnie procesy, które wcześniej były wykonywane manualnie przez spawaczy. Nie zawsze, bo oczywiście są branże, w których detale od razu projektowane są pod proces automatycznego spawania, ale wiele firm takim wdrożeniem planuje zamienić pracę manualną. W takim przypadku należy przeanalizować wcześniejsze procesy przygotowania detali i półfabrykatów do spawania. Tu musimy wiedzieć, że robotyzacja, a szczególnie spawanie, nie lubi nieregularności. Robot jako automat spawalniczy programowany jest w celu wielokrotnego wykonywania tych samych ruchów z możliwe najwyższą powtarzalnością. Jeśli chcemy wpisywać się w tę filozofię, my również musimy zapewnić jak najwyższą powtarzalność detali. Czemu „powtarzalność” a nie „dokładność”? Sama dokładność wykonania detali nie zapewni nam w 100% prawidłowego spawania, ważny jest detal i proces rozpatrywany jako całość.
Po pierwsze sam robot i przyrządy spawalnicze musza być odpowiedniej jakości. Po drugie potrzebujemy procedur pracy uwzgledniających składowanie i transport detali do miejsca spawania, jak również odpowiednią kolejność uzbrajania przyrządów spawalniczych. Po trzecie materiały: mieszanki gazów osłonowych, druty spawalnicze i elementy eksploatacyjne jak końcówki prądowe, rolki podajników itp. Wyobraźmy sobie, że mamy skonfigurowany system i działającą już od kilku miesięcy aplikację. Pojawia się bardzo atrakcyjna oferta na nowy drut spawalniczy i w naszym stabilnym procesie nagle pojawiają się przepalenia, większa ilość odprysków lub nieprawidłowa spoina. To wszystko efekt zmiany i zaburzenia regularności jednym czynnikiem. Oczywiście można przeprogramować cały system, by dopasować go nowych właściwości drutu, ale potrzebna będzie praca programisty, być może nowy proces walidacji spoin itd. Właśnie dla tego w procesie spawania najważniejsza jest powtarzalność.
Nawiązaliśmy już do aspektu odpowiedniej jakości sprzętu. Ten łączy się bezpośrednio z kwestią jakości procesu i ekonomią, bo musimy pamiętać o kosztach okresowych przeglądów, częściach eksploatacyjnych i materiałach. Zasadniczo zakres robotów spawalniczych u wiodących producentów jest bardzo podobny, ale są pewne niuanse, na które warto zwrócić uwagę. Zasadniczo są to koszty eksploatacji, dostęp do serwisu i wsparcia, zarówno u producenta robota jak i wybranego integratora. Warto przyjrzeć się dokładniej dostępnym funkcjom w oprogramowaniu robota, a jeśli jest możliwość, to należy je przetestować. Mają one ułatwiać prace z robotem i jego programowanie, ale łatwość ich używania jest rożna u różnych producentów. W końcu szybkość wdrażania nowych detali do produkcji to również koszty i przestój w naszej aplikacji.
Same roboty spawalnicze to dwie podstawowe konstrukcje, konwencjonalna i z drążoną kiścią. O ich zalety i najlepsze dopasowanie do naszych potrzeb, polecam dokładnie wypytać integratora lub dostawcę systemu. Każde z dostępnych rozwiązań ma swoje wady i zalety, a bazowanie na ogólnych opiniach może nas doprowadzić do poważnych problemów przy uruchomieniu a potem również ograniczeń w procesie spawania.
Same źródła spawalnicze również przeszły już cyfrową rewolucję i chociaż z zewnątrz przypominają spawarki manualne, to protokoły komunikacji, wbudowane funkcje i procesy specjalne oraz możliwości wykorzystania sprzężenia zwrotnego z ramieniem robota , definiują je jednoznacznie jako urządzenia dedykowane do automatyzacji. Obecne na rynku spawarki w wersjach podstawowych pozwalają na spawanie z takimi samymi technologiami jak dotychczasowe źródła manualne, ale często maja rozbudowane portfolio funkcji dodatkowych oraz technologii, dostępnych wyłącznie dla zrobotyzowanego spawania. Takie dodatki pozwalają np. na uzyskanie głębszych przetopów, zmniejszenie ilości odprysków, korygowanie ścieżek kompensujące odkształcenia termiczne materiału spawanego. Spawarki do robotyzacji, w zależności od wybranego pakietu technologicznego, oferują również różny zakres dostępnych opcji. Można je później rozbudowywać poprzez wgranie nowego oprogramowania, choć należy wiedzieć, że część z nich może wymagać również zmian na poziomie sprzętowym samej spawarki lub pakietu spawalniczego robota.
W stanowiskach spawalniczych zazwyczaj pojawia się konieczność użycia dodatkowych osi, zsynchronizowanych z ruchami ramienia robota. Ich prawidłowy dobór to złożone zadanie i będzie nam trudno samemu wytypować najlepsze rozwiązanie. Zasadniczo obrotniki i jednostki liniowe mają dwa zadania, umożliwić pokrycie wszystkich spoin w detalu z jednego zamocowania i pozwolić na spawanie z jak najmniejszym udziałem pozycji wymuszonych. Ze względu na zasięg robota i wielkości spawanych detali, stanowiska wymagają przynajmniej jednego obrotnika spawalniczego. Dodatkowo cześć obrotników oprócz podstawowych funkcji pełni role buforów, pozwalając na przezbrajanie przyrządów spawalniczych w jednej strefie gdy w drugiej robot prowadzi równolegle proces spawania. Ta cecha poprawia ekonomię stanowiska i współczynnik wykorzystania robota.
Kolejny bardzo ważny element robotyzacji spawania, pozostający poza zakresem jakości sprzętu i możliwościami integratora, pozostaje w 100% po stronie użytkownika końcowego. Oczywiście jest to kadra osobowa, która będzie pracować z robotem. Może to być operator, programista, technolog – to od nich zależy sprawność i niezawodność aplikacji w cyklu jej całego życia. Już na etapie rozważania wdrożenia robotyzacji spawania, należy się głęboko zastanowić czy ten proces będzie od nas wymagał tylko przeszkolenia już posiadanej kadry, czy będziemy musieli przeprowadzać dodatkowe procesy rekrutacji. Czy na przykład dobrym pomysłem będzie przeszkolić spawacza na operatora robota? Odpowiedź nie jest jednoznaczna, wszystko zależy od samego pracownika. Przede wszystkim nie może się on bać pracować z robotem, a wtedy jego wiedza z zakresu spawania będzie niewątpliwie dodatkowym atutem.
Pierwszym i ostatnim ogniwem w łańcuchu wdrożenia robota do spawania będzie w 99% przypadków integrator. Tu jest jedna uniwersalna zasada, praktycznej wiedzy nigdy zbyt wiele.
Jeśli poświęcimy odpowiednio dużo czasu na wymianę informacji, analizę potrzeb i przygotowanie aplikacji, to łatwiej wdrożymy ją później w naszej firmie. Pamiętajmy, że wybór integratora jest równie ważny jak samego sprzętu. To integrator odpowiada za analizę naszych potrzeb i pomoc w doborze technologii, testy spawania, szkolenie naszych pracowników, bezpieczeństwo pracy naszego personelu na stanowisku zrobotyzowanym. Jeśli wdrażamy pierwszą aplikację, to równie ważne będzie podsiadane przez integratora zaplecze i doświadczenie. Pierwszy okres użytkowania aplikacji generuje sytuacje, gdzie szybka reakcja i możliwość bezpośredniego wsparcia będzie ważnym argumentem w wyborze. Dobry integrator będzie cennym atutem, i może uchronić nas przed wieloma problemami przy uruchomieniu, jak i późniejszej eksploatacji systemu spawalniczego z robotem przemysłowym.
Autor artykułu:
Radosław Prasał
Robot Partner Sp. z o.o.
Recent Comments