Robot spawalniczy polskiej produkcji

W praktyce automatyzacja spawania obejmuje jednak znacznie więcej niż zaprogramowanie ruchu ramienia. Trzeba również zapewnić powtarzalne ułożenie detalu, jego stabilne zamocowanie i dostęp palnika do całej długości połączenia. Jeżeli element ma być spawany z kilku stron, konieczne może być zastosowanie urządzenia zmieniającego jego położenie.

Ramię robota jest tylko jednym z elementów robotycznego systemu spawalniczego. Do prawidłowego wykonania procesu potrzebne są także urządzenia spawalnicze, sterowanie, palnik, podajnik materiału, przewody, oprzyrządowanie, zabezpieczenia i odpowiednio przygotowane oprogramowanie.

Robot nie naprawia również automatycznie problemów występujących na wcześniejszych etapach produkcji. Jeżeli kolejne elementy różnią się wymiarami, są niedokładnie przygotowane albo nie można ich stabilnie zamocować, nawet prawidłowo zaprogramowana trajektoria może nie odpowiadać rzeczywistemu położeniu złącza.

Dlatego przed wdrożeniem sprawdzamy nie tylko samo spawanie robotem. Analizujemy także sposób cięcia, gięcia i składania elementów, tolerancje detali, jakość przygotowania krawędzi oraz sposób ich podawania na stanowisko.

Dobrze zaprojektowany przemysłowy robot spawalniczy przenosi wiedzę o procesie do powtarzalnego programu. Efekt w mniejszym stopniu zależy wtedy od tempa pracy operatora, zmęczenia czy indywidualnego sposobu prowadzenia palnika. Nadal potrzebne są jednak osoby odpowiedzialne za przygotowanie detali, nadzorowanie stanowiska, kontrolę jakości i reagowanie na zmiany pojawiające się podczas produkcji.

Kiedy warto rozważyć robotyzację spawania?

Robotyzacja procesów spawalniczych przynosi największe korzyści tam, gdzie operację można uporządkować, zaprogramować i wielokrotnie powtarzać. Nie oznacza to, że roboty do spawania są przeznaczone wyłącznie do największych zakładów i produkcji liczonej w setkach tysięcy sztuk.

Rozwiązanie może mieć uzasadnienie również przy średnich i krótszych seriach, jeżeli detale mają powtarzalną konstrukcję, regularnie wracają do produkcji, a zmiana programu i oprzyrządowania nie wymaga długiego przygotowania.

Wdrożenie warto przeanalizować szczególnie wtedy, gdy podobne elementy są spawane regularnie, a utrzymanie jednakowej jakości wymaga dużego doświadczenia operatora. Robotyzacja może być także odpowiedzią na proces, który ogranicza wydajność kolejnych etapów, generuje liczne poprawki albo utrudnia dokładne planowanie czasu realizacji.

Robot spawalniczy może przejąć powtarzalne operacje, długie spoiny oraz zadania wykonywane w niewygodnych lub uciążliwych warunkach. Ma to znaczenie zwłaszcza wtedy, gdy pracownicy są narażeni na promieniowanie, wysoką temperaturę, odpryski, dymy spawalnicze lub wielokrotne wykonywanie podobnych ruchów.

Automatyzację warto rozważyć również wtedy, gdy przedsiębiorstwo planuje zwiększyć liczbę produkowanych elementów, uruchomić kolejną zmianę albo zmniejszyć zależność powtarzalnych operacji od dostępności wykwalifikowanych spawaczy.

Celem robotyzacji nie musi być zastąpienie wszystkich czynności wykonywanych przez człowieka. Najczęściej chodzi o takie rozdzielenie pracy, aby robot wykonywał proces wymagający zachowania stałej trajektorii i parametrów, a operator zajmował się przygotowaniem produktów, nadzorem, kontrolą jakości oraz bardziej złożonymi zadaniami.

Sam robot czy kompletne stanowisko spawalnicze?

Zakup samego ramienia robota nie oznacza jeszcze, że przedsiębiorstwo otrzyma rozwiązanie gotowe do produkcji. Robot musi zostać połączony ze źródłem spawalniczym, palnikiem, podajnikiem, systemem sterowania oraz urządzeniami odpowiedzialnymi za mocowanie i pozycjonowanie elementu.

Konieczne jest również zaplanowanie bezpiecznej przestrzeni roboczej, dostępu operatora, sposobu załadunku i odbioru detali oraz komunikacji pomiędzy wszystkimi komponentami.

W zależności od zastosowania kompletne stanowisko spawalnicze z robotem może obejmować:

• odpowiednio dobrane ramię robota i sterownik;
• źródło spawalnicze, palnik oraz system podawania drutu;
• stół, przyrząd lub wymienne oprzyrządowanie;
• pozycjoner albo obrotnicę;
• system czyszczenia palnika;
• czujniki, system wizyjny lub śledzenie spoiny;
• układ sterowania i panel operatorski;
• wygrodzenia oraz inne elementy bezpieczeństwa;
• rozwiązania do odprowadzania dymów spawalniczych.

Jeżeli projekt ma obejmować pełną organizację procesu, przygotowujemy również zrobotyzowane cele spawalnicze dopasowane do detalu, wymagań technologicznych i warunków pracy w zakładzie.

Kompletne rozwiązanie powinno działać jako jeden system, a nie zbiór niezależnych urządzeń. Robot, źródło spawalnicze, pozycjoner, czujniki i zabezpieczenia muszą wymieniać informacje oraz realizować zaprogramowaną sekwencję w odpowiedniej kolejności.

Masz dokumentację lub zdjęcie detalu? Prześlij je do wstępnej analizy procesu.

Jak dobieramy robota spawalniczego do konkretnego procesu?

Dobór robota spawalniczego nie zaczyna się od przeglądania dostępnych modeli, lecz od zrozumienia detalu, technologii i organizacji produkcji. To samo urządzenie może sprawdzić się w jednym zakładzie, a w innym okazać się niedopasowane, mimo że oba przedsiębiorstwa stosują podobną metodę spawania.

W ALAPtechnology analizujemy cały przebieg operacji. Sprawdzamy, jak detal trafia na stanowisko, w jaki sposób jest przygotowany i zamocowany, gdzie znajdują się miejsca łączenia oraz czy palnik może dotrzeć do nich pod właściwym kątem.

Znaczenie ma także to, czy element trzeba obracać, jak długo trwa jego załadunek, ile wariantów produktu występuje w produkcji oraz jaki czas cyklu powinno osiągnąć gotowe stanowisko.

Dopiero na tej podstawie określamy wymagany zasięg i udźwig robota, sposób jego montażu, rodzaj urządzeń spawalniczych oraz zakres wyposażenia dodatkowego. W zależności od projektu potrzebny może być pozycjoner, obrotnica, dodatkowa oś, system sensoryczny albo oprzyrządowanie przygotowane specjalnie pod konkretny detal.

Robot powinien zostać dopasowany do rzeczywistego przebiegu operacji, a nie wyłącznie do wymiarów największego produktu.

Geometria detalu i dostęp do spoiny

Robot musi nie tylko dosięgnąć miejsca wykonania połączenia, ale także ustawić palnik w odpowiedniej pozycji i poprowadzić go po całej trajektorii bez ryzyka kolizji.

Spoiny znajdujące się we wnękach, przy narożnikach lub pomiędzy innymi częściami konstrukcji mogą wymagać innego ustawienia niż połączenia wykonywane na łatwo dostępnej powierzchni. Znaczenie ma również przestrzeń zajmowana przez uchwyty, dociski i pozostałe elementy mocowania.

Czasami wszystkie połączenia można wykonać przy jednym ustawieniu produktu. W innych przypadkach detal trzeba obrócić lub przechylić, aby umożliwić robotowi dostęp do kolejnej strony.

Sama informacja o katalogowym zasięgu urządzenia nie wystarcza do potwierdzenia, że robot wykona wszystkie spoiny. Liczy się również orientacja palnika, zakres ruchu poszczególnych osi i przestrzeń potrzebna na bezpieczne przejazdy pomiędzy kolejnymi punktami.

Zbyt mały robot może ograniczyć dostęp do wybranych połączeń. Z kolei przewymiarowane urządzenie może niepotrzebnie zwiększyć koszt inwestycji, powierzchnię stanowiska i wymagania dotyczące zabezpieczeń.

Udźwig robota i sposób pozycjonowania produktu

W typowej aplikacji spawalniczej robot prowadzi palnik, a detal pozostaje zamocowany na stole lub urządzeniu pozycjonującym. Udźwig ramienia nadal ma jednak znaczenie, ponieważ na jego końcu znajdują się także przewody, uchwyty, czujniki i dodatkowe wyposażenie.

Ich łączna masa oraz rozmieszczenie wpływają na dopuszczalne obciążenie, dynamikę ruchu i możliwość pracy w określonych pozycjach.

Jeżeli produkt wymaga obracania podczas procesu, konieczny może być pozycjoner o odpowiedniej nośności, zakresie ruchu i dokładności. Podczas doboru uwzględniamy nie tylko wagę elementu, ale również jego środek ciężkości, konstrukcję mocowania oraz siły występujące podczas ruchu.

Pozycjoner nie jest dodatkiem dobieranym wyłącznie na podstawie masy produktu. Musi współpracować z robotem, oprzyrządowaniem i zaplanowaną kolejnością wykonywania spoin.

Powtarzalność detalu jako podstawa automatyzacji spawania

Robot wykonuje proces według przygotowanego programu. Zakłada więc, że kolejne elementy znajdą się w przewidzianym miejscu i będą miały podobne wymiary.

Jeżeli położenie krawędzi, wielkość szczeliny albo sposób złożenia produktu zmieniają się przy każdej sztuce, zapisana trajektoria może przestać odpowiadać rzeczywistemu przebiegowi złącza.

Dlatego podczas analizy zwracamy uwagę na dokładność cięcia i gięcia, sposób składania elementów, tolerancje wymiarowe oraz powtarzalność mocowania. Znaczenie mają również odkształcenia pojawiające się podczas spawania i wpływ temperatury na geometrię konstrukcji.

Robotyzacja często ujawnia problemy, które w procesie ręcznym były na bieżąco kompensowane przez doświadczonego spawacza. Człowiek może zmienić tor palnika, dopasować prędkość lub skorygować pozycję do konkretnego produktu. Robot także może reagować na część odchyłek, ale wymaga odpowiednich czujników i wcześniej określonego zakresu zmienności.

Jeżeli detale nie są wystarczająco powtarzalne, pierwszym krokiem może być poprawa ich przygotowania lub zaprojektowanie lepszego oprzyrządowania. Dopiero później ustalamy, czy potrzebny będzie system wyszukiwania złącza albo śledzenia spoiny.

Im lepiej ustabilizowany jest proces przed spawaniem, tym łatwiej uzyskać powtarzalny rezultat po jego zrobotyzowaniu.

Kiedy proces wymaga wcześniejszych zmian?

Nie każdy proces powinien zostać zrobotyzowany w obecnej formie. Jeżeli każdy produkt jest jednostkowy, a geometria połączeń stale się zmienia, przygotowywanie nowego programu może zajmować nieproporcjonalnie dużo czasu.

Problemem może być również brak powtarzalności detali, duża liczba ręcznych korekt, zmienny sposób ich przygotowania lub niemożność stabilnego zamocowania elementu.

W takiej sytuacji automatyzacja może wymagać wcześniejszego uporządkowania cięcia, gięcia, składania, przygotowania krawędzi albo kontroli wymiarowej. Czasami wystarczy zaprojektować odpowiedni przyrząd. W innych przypadkach zasadne jest podzielenie procesu na operacje wykonywane automatycznie i ręcznie.

Nie zakładamy z góry, że robot spawalniczy jest właściwą odpowiedzią na każdy problem produkcyjny. Najpierw sprawdzamy, gdzie rzeczywiście powstają ograniczenia, które elementy można ustabilizować i czy planowane rozwiązanie ma uzasadnienie technologiczne oraz ekonomiczne.

Robot spawalniczy MIG/MAG

Robotyzacja spawania MIG/MAG jest często wykorzystywana przy produkcji konstrukcji oraz podzespołów metalowych. Metoda pozwala połączyć wysoką wydajność z możliwością wykonywania powtarzalnych połączeń o zróżnicowanej długości i geometrii.

Robot prowadzi palnik po zaprogramowanej trajektorii, ale jakość procesu zależy również od stabilnego podawania drutu, prawidłowego przepływu gazu osłonowego, przygotowania złącza i odpowiednio dobranych parametrów.

W kompletnej aplikacji znaczenie mają więc nie tylko ruchy ramienia, ale także współpraca robota ze źródłem spawalniczym, podajnikiem drutu, stacją czyszczenia palnika i systemem sterowania.

Robot spawalniczy MIG/MAG może wykonywać zarówno krótkie, powtarzalne spoiny, jak i dłuższe połączenia prowadzone po bardziej złożonej trajektorii. W każdym przypadku trzeba jednak sprawdzić dostęp palnika, kolejność wykonywania poszczególnych odcinków oraz wpływ temperatury na geometrię elementu.

Przy bardziej rozbudowanych konstrukcjach ważny jest sposób pozycjonowania detalu. Ustawienie złącza w korzystniejszej pozycji może poprawić stabilność procesu i ułatwić prowadzenie palnika. Z tego względu robot do spawania MIG/MAG często współpracuje z obrotnicą lub pozycjonerem.

W ALAPtechnology dobieramy konfigurację do rodzaju elementu, materiału, wymagań jakościowych i oczekiwanego tempa produkcji. Nie opieramy projektu wyłącznie na katalogowych możliwościach ramienia, ponieważ o rezultacie decyduje cały system.

Robot spawalniczy TIG

Robotyzacja spawania TIG może być rozważana tam, gdzie kluczowe znaczenie mają precyzja, kontrola procesu i powtarzalny wygląd połączenia. Technologia ta może znajdować zastosowanie między innymi przy wybranych elementach ze stali nierdzewnej, cienkościennych komponentach oraz produktach, w których estetyka spoiny wpływa na jakość końcową.

Proces TIG stawia wysokie wymagania wobec przygotowania detali. Zmiana szerokości szczeliny, przesunięcie krawędzi lub różnica w spasowaniu elementów mogą mieć istotny wpływ na rezultat.

Robotyzacja TIG wymaga więc bardzo dobrej kontroli wcześniejszych etapów produkcji. Ważne są także sposób podawania materiału dodatkowego, ochrona gazowa, kontrola temperatury oraz kolejność wykonywania spoin.

W przypadku tego rodzaju aplikacji duże znaczenie mają próby technologiczne. Pozwalają ustalić, czy wybrana konfiguracja zapewnia oczekiwany efekt, jak materiał reaguje na ciepło oraz czy pojawiają się odkształcenia wymagające zmiany kolejności połączeń albo konstrukcji mocowania.

Robot spawalniczy TIG nie powinien być dobierany wyłącznie na podstawie technicznej możliwości wykonania spoiny. Trzeba również ocenić czas cyklu, wymagania jakościowe i opłacalność całego wdrożenia.

Inne materiały i procesy spawalnicze

Zakres robotyzacji może obejmować różne materiały i technologie, jednak każda aplikacja wymaga odrębnej oceny.

Stal konstrukcyjna, stal nierdzewna i aluminium różnią się zachowaniem podczas spawania, podatnością na odkształcenia, sposobem przygotowania powierzchni oraz wymaganymi parametrami procesu.

Podobnie wygląda to w przypadku procesów specjalnych. Mogą one wymagać innego źródła, sposobu prowadzenia palnika lub wiązki, odrębnego systemu zabezpieczeń i bardziej rozbudowanej kontroli procesu.

Nie zakładamy, że jedna konfiguracja sprawdzi się przy wszystkich materiałach i rodzajach połączeń. Najpierw oceniamy, czy dana technologia odpowiada konstrukcji detalu, wymaganiom jakościowym i planowanej skali produkcji.

Możliwość technicznego wykonania połączenia jest tylko jednym z kryteriów. Równie ważne są stabilność procesu, czas cyklu, koszty eksploatacji oraz możliwość utrzymania wymaganej jakości podczas codziennej pracy.

Jakie elementy można spawać robotem?

Robot spawalniczy może zostać wykorzystany przy wielu rodzajach konstrukcji i komponentów. O możliwości automatyzacji nie decyduje jednak sama nazwa produktu, ale jego geometria, sposób mocowania, dostęp do połączeń oraz powtarzalność kolejnych sztuk.

Robotyzację można analizować przy produkcji między innymi:

• ram, profili i wsporników;
• obudów i elementów z blachy;
• zbiorników oraz komponentów rurowych;
• części maszyn i urządzeń;
• podzespołów ze stali konstrukcyjnej;
• wybranych elementów ze stali nierdzewnej;
• komponentów aluminiowych;
• części do maszyn rolniczych i transportowych;
• powtarzalnych konstrukcji wykonywanych w kilku wariantach.

Rozwiązanie może sprawdzić się zarówno przy mniejszych detalach, jak i elementach o większych gabarytach, jeżeli możliwe jest przygotowanie odpowiedniego stanowiska i zapewnienie dostępu do wszystkich spoin.

To, że robot może spawać określony materiał, nie oznacza, że każdy wykonany z niego produkt będzie dobrym kandydatem do automatyzacji. Znaczenie mają również grubość, rodzaj połączenia, jakość przygotowania powierzchni, stabilność wymiarowa oraz sposób reagowania konstrukcji na wprowadzane ciepło.

Czy robot spawalniczy sprawdzi się przy krótkich seriach?

Robotyzacja kojarzy się przede wszystkim z produkcją wielkoseryjną, ale nie jest zarezerwowana wyłącznie dla dużych fabryk.

Krótkie i średnie serie również mogą uzasadniać zastosowanie robota, jeżeli zmiana produktu nie wymaga długiego przygotowania stanowiska.

W takich projektach szczególnego znaczenia nabiera standaryzacja detali i oprzyrządowania. Dobrze zaprojektowane przyrządy mogą umożliwić sprawną wymianę produktu, a zapisane programy pozwalają ponownie uruchomić wcześniej realizowaną serię bez budowania procesu od początku.

Możliwe jest przygotowanie wspólnej bazy mocującej dla kilku wariantów albo zastosowanie wymiennych modułów dopasowanych do poszczególnych elementów. Programy mogą być wybierane przez operatora z poziomu panelu sterowania, a w bardziej rozbudowanym systemie wybór receptury może zostać powiązany z identyfikacją produktu.

Opłacalność zależy od częstotliwości powrotu poszczególnych serii, czasu ręcznego spawania, liczby wykonywanych elementów i pracochłonności przezbrojeń. Dlatego krótkich serii nie odrzucamy automatycznie, lecz analizujemy je w kontekście całego harmonogramu produkcji.

Pozycjonery i obrotnice w robotyzacji spawania

Spawanie przebiega najstabilniej wtedy, gdy złącze znajduje się w korzystnej pozycji. Jeżeli detal ma spoiny rozmieszczone po kilku stronach, pozostawienie go w jednym ustawieniu może utrudnić dostęp palnika albo pogorszyć warunki procesu.

W takich sytuacjach stosuje się pozycjonery lub obrotnice, które zmieniają orientację elementu podczas cyklu. Ich ruch może być zsynchronizowany z robotem, dzięki czemu palnik i detal pracują jako jeden układ.

Pozycjoner pozwala nie tylko udostępnić kolejne spoiny, ale również ograniczyć konieczność ręcznego zdejmowania i ponownego mocowania produktu. Może to skrócić czas obsługi i zmniejszyć ryzyko zmiany położenia elementu.

W stanowiskach dwustrefowych operator może przygotowywać kolejny detal w czasie, gdy robot wykonuje spawanie po drugiej stronie. Ogranicza to przestoje między cyklami, ale wymaga odpowiedniego podziału stref oraz systemu bezpieczeństwa uniemożliwiającego wejście do obszaru pracy robota.

Dobierając pozycjoner, uwzględniamy masę produktu, położenie środka ciężkości, zakres obrotu, wymaganą dokładność oraz konstrukcję oprzyrządowania. Urządzenie musi być również dopasowane do tempa pracy całego stanowiska.

Oprzyrządowanie zapewniające powtarzalne położenie detalu

Jednym z najważniejszych elementów stanowiska jest przyrząd spawalniczy. To on ustala położenie produktu i utrzymuje poszczególne części w zaplanowanej pozycji podczas wykonywania połączeń.

Nawet precyzyjny robot nie zapewni powtarzalnego rezultatu, jeżeli kolejne detale będą mocowane w innym miejscu.

Oprzyrządowanie musi zapewniać odpowiednią sztywność, ale nie może ograniczać dostępu palnika. Powinno również umożliwiać sprawny załadunek i rozładunek oraz uwzględniać odkształcenia pojawiające się pod wpływem temperatury.

W ALAPtechnology projektujemy mocowanie w powiązaniu z trajektorią robota i sposobem obsługi stanowiska. Sprawdzamy, w których miejscach należy zastosować punkty bazowania, jak powinny działać dociski oraz czy operator będzie mógł bezpiecznie umieścić element w przestrzeni roboczej.

Jeżeli na jednym stanowisku mają być wykonywane różne warianty produktu, analizujemy możliwość zastosowania wymiennych modułów lub regulowanego oprzyrządowania. Celem jest ograniczenie czasu przezbrojenia bez pogorszenia dokładności ustawienia.

Systemy wizyjne i śledzenie spoiny

Nie każdą zmienność detalu można całkowicie wyeliminować. W niektórych procesach zasadne jest zastosowanie systemów pomagających odnaleźć rzeczywiste położenie złącza i skorygować zaprogramowaną trajektorię.

Mogą to być czujniki dotykowe, pomiary wykonywane za pomocą drutu spawalniczego, systemy laserowe lub rozwiązania wizyjne. W zależności od zastosowania mogą one wykrywać początek spoiny, mierzyć przesunięcie produktu albo śledzić przebieg połączenia podczas procesu.

System wizyjny nie zastępuje prawidłowego przygotowania detalu. Może kompensować określony zakres odchyłek, ale nie rozwiąże problemu przypadkowych różnic wymiarowych, dużych szczelin czy niestabilnego mocowania.

Dobór rozwiązania zależy od rodzaju złącza, materiału, metody spawania, wymaganej dokładności i prędkości procesu. W jednej aplikacji wystarczające może być odnalezienie punktu początkowego. W innej konieczne będzie ciągłe śledzenie spoiny i korekta toru ruchu.

Zanim zastosujemy dodatkowy system, ustalamy, jakie odchyłki rzeczywiście występują i czy ich źródła nie można usunąć wcześniej. Dzięki temu wyposażenie odpowiada realnej potrzebie, zamiast niepotrzebnie komplikować stanowisko.

Jak programuje się robota spawalniczego?

Program robota nie jest wyłącznie zapisem kilku punktów w przestrzeni. Określa sposób dojazdu do produktu, orientację palnika, prędkość ruchu, moment rozpoczęcia i zakończenia spawania, kolejność połączeń oraz współpracę z innymi urządzeniami.

Dobrze przygotowany program powinien zapewniać wymaganą jakość spoiny, a jednocześnie ograniczać zbędne ruchy i czas oczekiwania.

Podczas programowania ustalamy trajektorie robocze i przejazdowe, kolejność wykonywania spoin oraz współpracę robota z pozycjonerem, źródłem spawalniczym, systemem czyszczenia palnika i sterowaniem stanowiska.

Znaczenie ma także reakcja na nieprawidłowości. System powinien rozpoznawać sytuacje takie jak brak zajarzenia łuku, niewłaściwe położenie produktu, zatrzymanie urządzenia pomocniczego czy przerwanie procesu. Operator powinien otrzymać czytelną informację pozwalającą bezpiecznie przywrócić stanowisko do pracy.

Programowanie może odbywać się bezpośrednio przy urządzeniu lub częściowo w środowisku offline. Symulacja pozwala wcześniej sprawdzić zasięg, możliwe kolizje i kolejność ruchów. Nie zastępuje jednak testów na rzeczywistym materiale, ponieważ model komputerowy nie odwzorowuje wszystkich zjawisk pojawiających się podczas spawania.

Dlaczego wykonuje się próby technologiczne?

Model 3D pokazuje geometrię detalu, ale nie odpowiada na wszystkie pytania dotyczące procesu. Nie pozwala w pełni przewidzieć zachowania łuku, ilości odprysków, odkształceń cieplnych ani wyglądu spoiny po zastosowaniu określonych parametrów.

Próby technologiczne pozwalają sprawdzić założenia jeszcze przed rozpoczęciem docelowej produkcji.

Podczas testów można ocenić stabilność procesu, jakość połączeń, kolejność wykonywania spoin oraz rzeczywisty czas cyklu. Sprawdzane jest także to, czy oprzyrządowanie utrzymuje produkt w prawidłowej pozycji i czy temperatura nie powoduje odkształceń wymagających zmiany mocowania.

Na podstawie wyników można skorygować trajektorię, pozycję palnika, parametry spawania lub sposób ustawienia elementu. Dzięki temu ostateczna konfiguracja nie opiera się wyłącznie na danych katalogowych i założeniach projektowych.

Bezpieczeństwo stanowiska z robotem spawalniczym

Robot spawalniczy wykonuje szybkie i powtarzalne ruchy, a sam proces generuje promieniowanie, wysoką temperaturę, odpryski i dymy. Bezpieczeństwo musi być więc uwzględnione już podczas przygotowywania koncepcji.

Nie ogranicza się ono do ustawienia ogrodzenia. Trzeba zaplanować sposób wejścia do strefy robota, zabezpieczenie drzwi, rozmieszczenie elementów zatrzymania awaryjnego i ochronę operatora podczas załadunku oraz odbioru produktu.

Stanowisko powinno ograniczać oddziaływanie promieniowania spawalniczego i zapewniać odpowiednie odprowadzanie dymów. Ważna jest także ergonomia, ponieważ operator może wykonywać tę samą czynność wielokrotnie podczas jednej zmiany.

System bezpieczeństwa zawsze dobieramy do konkretnego układu stanowiska i sposobu jego obsługi. Inne rozwiązanie będzie potrzebne w zamkniętej celi z automatycznym podawaniem elementów, a inne w aplikacji, w której pracownik regularnie wymienia detal.

W ALAPtechnology integrujemy zabezpieczenia z całym układem sterowania, tak aby robot, pozycjoner, urządzenia spawalnicze i elementy ochronne działały jako jeden system.

Jak wygląda wdrożenie robota spawalniczego?

Robotyzacja spawania jest procesem projektowym, a nie jednorazowym zakupem urządzenia. Od pierwszej analizy do rozpoczęcia produkcji trzeba połączyć wiedzę technologiczną, mechaniczną, elektryczną, programistyczną i związaną z bezpieczeństwem.

Analiza procesu

Współpracę rozpoczynamy od poznania produktu i obecnej organizacji pracy. Analizujemy dokumentację, modele 3D, zdjęcia lub przykładowe detale. Ustalamy materiał, metodę spawania, aktualny czas wykonania, wielkość serii oraz wymagania jakościowe.

Jeżeli jest to możliwe, sprawdzamy również źródła poprawek, braków i przestojów. Na tym etapie identyfikujemy elementy, które mogą wymagać zmian przed rozpoczęciem automatyzacji.

Koncepcja stanowiska

Na podstawie zebranych danych przygotowujemy wstępną koncepcję. Określamy typ robota, sposób jego montażu, potrzebny obszar pracy oraz wyposażenie dodatkowe.

Projektujemy sposób mocowania i pozycjonowania produktu, organizację załadunku, układ stanowiska w hali oraz przewidywany zakres zabezpieczeń. Uwzględniamy także możliwość integracji z istniejącymi urządzeniami.

Projekt mechaniczny, elektryczny i automatyka

Po zaakceptowaniu koncepcji przygotowujemy szczegółowy projekt rozwiązania. Obejmuje on konstrukcję mechaniczną, oprzyrządowanie, układ sterowania, instalację elektryczną, komunikację urządzeń oraz elementy bezpieczeństwa.

Na tym etapie sprawdzamy dostęp do spoin, potencjalne kolizje, ergonomię obsługi, kolejność operacji oraz możliwości późniejszej rozbudowy.

Produkcja i integracja

Po zakończeniu prac projektowych wykonujemy elementy stanowiska i łączymy urządzenia w jeden system. Robot, źródło spawalnicze, pozycjoner, czujniki, zabezpieczenia oraz panel operatorski muszą wymieniać informacje i realizować zaplanowaną sekwencję.

Programowanie i testy

Przygotowujemy programy dla wybranych detali i przeprowadzamy testy. Oceniamy jakość spoin, powtarzalność procesu oraz rzeczywisty czas cyklu.

Jeżeli jest to konieczne, korygujemy parametry, trajektorie, kolejność operacji albo konstrukcję oprzyrządowania.

Montaż i uruchomienie

Gotowe stanowisko instalujemy w zakładzie klienta i uruchamiamy w warunkach rzeczywistej produkcji. Sprawdzamy współpracę z dostępną infrastrukturą oraz przygotowujemy system do codziennej obsługi.

Szkolenie i wsparcie

Po uruchomieniu szkolimy osoby odpowiedzialne za obsługę stanowiska. Operatorzy uczą się uruchamiać proces, wybierać programy, prawidłowo mocować detale i reagować na komunikaty.

Przekazujemy również informacje dotyczące podstawowej kontroli, konserwacji i bezpiecznego usuwania zakłóceń. Po wdrożeniu zapewniamy wsparcie techniczne, serwis i możliwość dalszej rozbudowy rozwiązania.

Co robotyzacja spawania może zmienić w produkcji?

Robota spawalniczego nie powinno się oceniać wyłącznie przez pryzmat szybkości wykonywania spoiny. Rzeczywista wartość wdrożenia wynika z wpływu całego stanowiska na jakość, przewidywalność, wydajność i organizację produkcji.

Powtarzalna jakość spoin

Robot wykonuje zaprogramowane ruchy w podobny sposób przy każdej kolejnej sztuce. Zachowuje ustaloną pozycję palnika, prędkość oraz kolejność operacji, dzięki czemu łatwiej utrzymać wymagany standard połączenia.

Powtarzalność nie oznacza jednak, że każda spoina będzie prawidłowa niezależnie od jakości detalu. Jeżeli produkt zostanie niewłaściwie przygotowany lub zamocowany, robot może powtarzać również błąd.

Dobrze przygotowany proces może ograniczyć liczbę poprawek, różnice pomiędzy zmianami oraz konieczność ręcznego korygowania spoin. Ułatwia też szybsze wykrywanie odchyleń od przyjętych parametrów.

Przewidywalny czas cyklu

W produkcji seryjnej znaczenie ma nie tylko jakość pojedynczego produktu, ale również możliwość przewidzenia liczby sztuk wykonywanych podczas zmiany.

Robot realizuje zaprogramowaną sekwencję w ustalonym tempie, dlatego czas cyklu jest mniej zależny od indywidualnego sposobu pracy operatora.

Na końcowy wynik wpływa jednak cały proces. Załadunek, mocowanie, obracanie, czyszczenie palnika, kontrola i odbiór gotowego elementu mogą zajmować więcej czasu niż samo spawanie.

Największy wzrost wydajności często nie wynika z maksymalnego przyspieszenia ruchu robota, ale z ograniczenia przestojów pomiędzy kolejnymi cyklami.

Lepsze wykorzystanie kompetencji pracowników

Robotyzacja nie oznacza całkowitego wyeliminowania człowieka z procesu. Nadal potrzebni są operatorzy odpowiedzialni za przygotowanie detali, nadzorowanie stanowiska, ocenę jakości i reagowanie na sytuacje nietypowe.

Zmienia się jednak charakter pracy. Robot może przejąć długie, powtarzalne spoiny oraz zadania wykonywane w niewygodnej pozycji. Doświadczony spawacz może skoncentrować się na trudniejszych połączeniach, produkcji jednostkowej, kontroli procesu lub przygotowywaniu nowych wdrożeń.

Celem robotyzacji nie jest zastąpienie wiedzy spawalniczej, lecz wykorzystanie jej do stworzenia stabilnego i powtarzalnego procesu.

Ograniczenie ekspozycji na uciążliwe warunki

Przeniesienie części operacji do zamkniętej, odpowiednio zabezpieczonej celi może ograniczyć bezpośrednią ekspozycję pracownika na promieniowanie, wysoką temperaturę, odpryski oraz dymy spawalnicze.

Operator nadal obsługuje proces, ale nie musi przez cały czas przebywać bezpośrednio przy miejscu wykonywania połączenia. Warunkiem jest jednak właściwie zaprojektowany system bezpieczeństwa, odciąg dymów i ergonomiczny sposób obsługi.

Jak ocenić opłacalność robota spawalniczego?

Opłacalności robotyzacji nie można wiarygodnie określić wyłącznie na podstawie ceny robota. Koszt całego wdrożenia trzeba zestawić z obecnym sposobem produkcji i efektami, które stanowisko może przynieść w kolejnych latach pracy.

Do analizy potrzebne są informacje o aktualnym czasie wykonania elementu, liczbie produkowanych sztuk, liczbie zmian, kosztach poprawek oraz dostępności pracowników. Znaczenie ma również częstotliwość powracania produktu i przewidywana długość jego dalszej produkcji.

Jeżeli robot ma pracować przez dużą część zmiany i wykonywać powtarzalne detale, koszt inwestycji rozkłada się na większą liczbę sztuk. Przy bardzo krótkich i nieregularnych seriach większe znaczenie może mieć czas programowania i przezbrajania stanowiska.

W analizie warto uwzględnić:

• aktualny koszt wykonania jednej sztuki;
• liczbę roboczogodzin przeznaczanych na spawanie;
• czas i koszty poprawek;
• przestoje pomiędzy operacjami;
• zużycie materiałów spawalniczych;
• czas szlifowania i obróbki końcowej;
• liczbę braków i napraw;
• planowany wzrost produkcji;
• przewidywany okres eksploatacji stanowiska.

Dane nie zawsze muszą być znane z pełną dokładnością już na początku. Wstępna analiza pozwala jednak wskazać, które elementy procesu mają największy wpływ na opłacalność.

Nie zakładamy jednego uniwersalnego okresu zwrotu dla każdego wdrożenia. Rzeczywisty wynik zależy od wykorzystania stanowiska, kosztu obecnego procesu, wielkości serii oraz zakresu automatyzacji.

Ile kosztuje robot spawalniczy?

Cena robota spawalniczego zależy od zakresu całego rozwiązania. Samo ramię jest tylko jednym z jego elementów. Do wykonania procesu potrzebne są także urządzenia spawalnicze, sterowanie, oprzyrządowanie, zabezpieczenia i programy przygotowane dla konkretnych produktów.

Koszt robota spawalniczego należy więc rozpatrywać jako koszt kompletnego stanowiska gotowego do pracy, a nie cenę pojedynczego urządzenia.

Na wycenę wpływają między innymi:

• wielkość, zasięg i udźwig robota;
• metoda spawania i rodzaj źródła;
• liczba obsługiwanych produktów;
• sposób mocowania detali;
• zastosowanie pozycjonera lub obrotnicy;
• dodatkowe osie albo tor jezdny;
• system wizyjny lub śledzenie spoiny;
• automatyzacja załadunku;
• konstrukcja i wykonanie oprzyrządowania;
• układ sterowania i bezpieczeństwa;
• liczba programów i stopień skomplikowania trajektorii;
• zakres prób technologicznych;
• integracja z istniejącymi urządzeniami;
• dokumentacja, transport i montaż;
• uruchomienie oraz szkolenie;
• zakres późniejszego wsparcia.

Sztywna cena podana bez analizy produktu mogłaby dotyczyć konfiguracji, która nie odpowiada rzeczywistym potrzebom produkcji. Dlatego wycenę rozpoczynamy od poznania procesu i przygotowania wstępnej koncepcji.

Jakie informacje są potrzebne do przygotowania koncepcji i wyceny?

Nie trzeba rozpoczynać rozmowy z gotową specyfikacją robota. Najważniejsze jest przedstawienie produktu i sposobu, w jaki jest obecnie wykonywany.

Im więcej informacji otrzymamy o detalu i produkcji, tym precyzyjniej możemy ocenić zakres robotyzacji.

Najbardziej pomocne są rysunki techniczne, modele 3D, zdjęcia oraz przykładowe elementy. Warto również wskazać materiał, grubość, stosowaną metodę spawania i wymagania dotyczące jakości połączenia.

Istotne będą dane o wielkości partii, częstotliwości powracania produktu, obecnym czasie wykonania oraz liczbie zmian. Jeżeli w procesie pojawiają się poprawki, trudności z dostępem do spoiny lub problemy z powtarzalnością, warto opisać je już na początku.

Najlepiej, aby pierwsze zapytanie zawierało:

• rysunek, model lub zdjęcie detalu;
• zdjęcia obecnego stanowiska;
• informację o materiale i jego grubości;
• wykorzystywaną metodę spawania;
• przybliżoną liczbę sztuk;
• obecny czas wykonania;
• wymagania jakościowe;
• informacje o dostępnej przestrzeni;
• opis głównego problemu, który ma rozwiązać robotyzacja.

Nie wszystkie dane są obowiązkowe. W przypadku braku pełnej dokumentacji możemy rozpocząć od zdjęć i rozmowy technicznej, a następnie wskazać informacje potrzebne do dalszego opracowania projektu.

Dlaczego warto realizować projekt z ALAPtechnology?

Projekt robota spawalniczego wymaga połączenia technologii spawania z mechaniką, automatyką, programowaniem i bezpieczeństwem. Z tego względu wdrożenie powinno być prowadzone jako jeden spójny projekt, a nie zbiór oddzielnie zamawianych urządzeń.

W ALAPtechnology rozpoczynamy od poznania procesu. Następnie przygotowujemy koncepcję, dobieramy wyposażenie, projektujemy stanowisko i sposób mocowania detalu. Łączymy projekt mechaniczny i elektryczny z programowaniem robota oraz integracją urządzeń.

Wykonujemy zaprojektowane konstrukcje i oprzyrządowanie, przeprowadzamy testy, montujemy rozwiązanie w zakładzie i uruchamiamy je w warunkach produkcyjnych. Po wdrożeniu szkolimy pracowników oraz zapewniamy wsparcie techniczne i serwis.

Klient nie musi samodzielnie koordynować producenta robota, dostawcy urządzeń spawalniczych, wykonawcy oprzyrządowania i programisty. Odpowiadamy za połączenie tych obszarów w kompletne rozwiązanie.

Uwzględniamy również możliwość późniejszej rozbudowy. Proces produkcyjny może się zmieniać, mogą pojawić się nowe warianty produktu albo konieczność połączenia stanowiska z kolejnymi urządzeniami.

Dobrze zaprojektowany robot spawalniczy powinien odpowiadać na aktualne potrzeby, ale nie zamykać możliwości późniejszej modernizacji.

Zacznijmy od analizy Twojego detalu

Nie musisz wiedzieć, jaki model robota, pozycjoner lub system sterowania będzie potrzebny. To zadanie naszego zespołu.

Prześlij nam dokumentację, zdjęcia lub przykładowy element i opisz, jak obecnie wygląda produkcja. Sprawdzimy geometrię detalu, dostęp do spoin, wielkość serii i wymagania jakościowe.

Na tej podstawie określimy możliwy zakres robotyzacji oraz elementy potrzebne do przygotowania stanowiska. Jeżeli proces wymaga wcześniejszych zmian w przygotowaniu produktu albo oprzyrządowaniu, wskażemy je już na etapie analizy.

Porozmawiaj z zespołem ALAPtechnology i sprawdź, jak robot spawalniczy może zostać dopasowany do warunków Twojej produkcji.

Najczęściej zadawane pytania o roboty spawalnicze

Do jakich procesów można wykorzystać robota spawalniczego?

Robot może wykonywać powtarzalne połączenia w procesach, które da się odpowiednio zaprogramować i ustabilizować. Możliwość wdrożenia zależy od metody spawania, materiału, geometrii produktu, dostępu do złącza i wymagań jakościowych.

Czy robot spawalniczy nadaje się tylko do dużych serii?

Nie. Robot może być stosowany również przy średnich i krótszych seriach, jeżeli produkty są powtarzalne, regularnie wracają do produkcji, a zmiana programu i oprzyrządowania nie zajmuje zbyt dużo czasu.

Czy robot może spawać różne produkty?

Tak. Jedno stanowisko może obsługiwać kilka wariantów, ale każdy z nich wymaga odpowiedniego programu i sposobu mocowania. Im bardziej różnią się detale, tym większe znaczenie ma organizacja przezbrojenia i konstrukcja wymiennego oprzyrządowania.

Jakie materiały może spawać robot?

Zakres zależy od zastosowanej technologii i wyposażenia stanowiska. Robotyzację można analizować między innymi przy elementach ze stali konstrukcyjnej, stali nierdzewnej i aluminium. Znaczenie mają także grubość materiału, rodzaj złącza i jakość przygotowania powierzchni.

Czy robot spawalniczy może pracować metodą MIG/MAG i TIG?

Robot może zostać zintegrowany z urządzeniami przeznaczonymi do różnych metod spawania. Konfiguracja MIG/MAG różni się jednak od rozwiązania do TIG pod względem źródła, palnika, sposobu podawania materiału oraz wymagań dotyczących przygotowania detalu.

Czym robot spawalniczy różni się od celi spawalniczej?

Robot jest urządzeniem prowadzącym palnik i realizującym zaprogramowane ruchy. Cela spawalnicza to kompletne stanowisko obejmujące także urządzenia spawalnicze, oprzyrządowanie, pozycjonowanie detalu, sterowanie, zabezpieczenia i organizację pracy operatora.

Czy robot zawsze wymaga pozycjonera?

Nie. Jeżeli wszystkie spoiny są dostępne przy jednym ustawieniu produktu, pozycjoner może nie być potrzebny. Stosuje się go wtedy, gdy element trzeba obracać lub przechylać, aby udostępnić kolejne złącza albo utrzymać korzystną pozycję spawania.

Czy system wizyjny rozwiązuje problem niedokładnych detali?

System wizyjny lub śledzenie spoiny może kompensować określony zakres odchyłek, ale nie zastępuje właściwego przygotowania i mocowania produktu. Duże, przypadkowe różnice wymiarowe mogą wymagać poprawienia wcześniejszych etapów produkcji.

Ile kosztuje robot spawalniczy?

Cena zależy od parametrów robota, technologii spawania, oprzyrządowania, pozycjonera, systemu bezpieczeństwa, liczby programów i zakresu integracji. Dlatego koszt określamy po analizie produktu i przygotowaniu koncepcji kompletnego stanowiska.

Ile trwa wdrożenie robota spawalniczego?

Czas realizacji zależy od stopnia skomplikowania procesu, zakresu projektu, dostępności komponentów, konieczności wykonania oprzyrządowania oraz liczby testów. Proste stanowisko wymaga innego harmonogramu niż rozbudowana cela połączona z linią produkcyjną.

Jakie dane są potrzebne do przygotowania koncepcji?

Najbardziej przydatne są rysunki, modele 3D, zdjęcia lub przykładowy detal. Warto podać także rodzaj materiału, metodę spawania, wielkość serii, aktualny czas wykonania i wymagania jakościowe.

Czy ALAPtechnology uruchamia robota w zakładzie klienta?

Zakres realizacji może obejmować projekt, wykonanie stanowiska, integrację urządzeń, programowanie, testy, montaż, uruchomienie i szkolenie operatorów. Szczegółowy zakres ustalamy podczas przygotowywania koncepcji.

Czy po wdrożeniu dostępny jest serwis?

Zapewniamy wsparcie techniczne po uruchomieniu rozwiązania. Jego zakres może obejmować diagnostykę, konserwację, naprawy, modyfikacje programów oraz rozbudowę stanowiska w związku ze zmianami w produkcji.

Czy robot spawalniczy całkowicie zastępuje spawacza?

Robot przejmuje przede wszystkim operacje powtarzalne i wykonywane według przygotowanego programu. Nadal potrzebne są osoby odpowiedzialne za ustawienie procesu, przygotowanie detali, nadzorowanie pracy, kontrolę jakości oraz obsługę sytuacji nietypowych.