Koboti neboli kolaborativní roboti jsou roboti navržení tak, aby pracovali s lidmi a v jejich blízkosti. Stejně jako každý robot umožňují koboti efektivnější a přesnější provádění opakujících se úkolů.
Pokud uvažujete o kobotu pro zvýšení produktivity a bezpečnosti svařování ve vašem provozu, přečtěte si, co všechno potřebujete, abyste mohli začít používat toto řešení.
Co je to svářovací kobot?
Přestože se koboty využívají pro různé úkoly, zaznamenaly prudký nárůst v oblasti svařování. Koboty pro svařování kombinují víceosé robotické rameno se svařovacím hořákem a zdrojem energie a jsou schopny provádět mnoho svařovacích operací. Ramena kobotů mohou být namontována různými způsoby, ale koboty pro svařování se obvykle montují na stůl nebo vozík se stolem pro upevnění svařenců.
Svařovací koboty mohou používat stejné ruční metody svařování jako lidský svářeč, včetně svařování laserem, MIG a TIG, ultrazvukem, plazmou a bodovým svařováním. Výběr ideální svařovací metody je při výběru svařovacího systému kobota zásadní, protože mnoho výhod a nevýhod jednotlivých metod zůstává bez ohledu na úroveň automatizace svařování.
Jaké jsou výhody laserového svařování?
Laserové svařování je proces přetvoření světelné energie laserového paprsku do formy tepla za účelem spojení dílů. Laserové svařování, ať už ruční, plně automatizované nebo integrované s kobotem, nabízí řadu výhod.
Přesnost a opakovatelnost
Laserové svařování je přesné a nabízí konzistentní výsledky svar po svaru. Laserové svařování je bezkontaktní proces, a proto se kvalita svaru v průběhu času prakticky nezhoršuje. Přesnost laserového svařování se výborně kombinuje s koboty, protože proces i pohyb jsou kontrolované a opakovatelné.
Teplo a deformace
Laserové svařování vede teplo velmi přesně a vytváří výrazně menší tepelně ovlivněné zóny než alternativní metody svařování. Protože laserové svařování přenáší minimální množství tepla do okolního materiálu a výrazně snižuje deformace obrobku, je vynikající volbou pro citlivé prvky a tenčí materiály.
Flexibilita
Laserové svařování lze provádět s ochranným plynem i bez něj a pro různé materiály a tloušťky. Oceli, nerezové oceli, hliník, měď, titan, nikl, mosaz a různorodé materiály jsou vynikajícími kandidáty pro laserové svařování.
Rychlost svařování
U mnoha aplikací je laserové svařování výrazně rychlejší než alternativní metody svařování. Tato výhoda je nejvýraznější u plně automatizovaných systémů, ale vyšší rychlost svařování se přenáší i na ruční a kobotické aplikace. Laserové svařování se rozšířilo především proto, že je až 4x rychlejší než alternativní metody, jako je TIG.
Kvalita svaru
Laserové svařování vytváří mimořádně kvalitní spoje s vynikající vizuální úpravou a mechanickými vlastnostmi. Lasery mohou vytvářet úzké i široké svarové spoje v závislosti na nastavení parametrů laseru a mohou být použity s podavači drátu k vytvoření větších svařenců a vyplnění širších mezer. Laserem svařované spoje často nevyžadují žádné nebo jen minimální dokončovací práce kromě rychlého přejetí kartáčem, což dále snižuje náročnou ruční práci a zvyšuje produktivitu.
Čištění svarů
Lasery se používají pro širokou škálu úkolů při výrobě a zpracování materiálů, nejen při svařování. Jednou z takových aplikací je laserové čištění, které si díky své rychlosti a flexibilitě získalo velkou oblibu. Některé laserové svařovací systémy nabízejí čištění před svařováním, které minimalizuje pórovitost svarového spoje způsobenou nečistotami, zatímco funkce čištění po svařování snižuje nebo eliminuje potřebu pomalejších metod čištění svarů, jako je tryskání, mořicí pasta a broušení. Tyto funkce laserového čištění jsou napájeny stejným laserem jako funkce svařování a jsou snadno přístupné výměnou trysky pistole.
Pro jaké aplikace se hodí svařovací koboty?
Volba mezi ruční laserovou svářečkou, plně automatizovaným laserovým svařováním nebo něčím mezi tím je zejména pro menší výrobce velkým rozhodnutím. I když je třeba zvážit řadu faktorů, jedním z nejdůležitějších je, s jakými aplikacemi, projekty a díly se budete setkávat.
Laserové svařovací koboty jsou nakonec určitou formou automatizace - ačkoli překlenují mezeru mezi lidskými svářeči a tradičními robotickými systémy, automatizace je nejefektivnější při řešení opakujících se úkolů.
Dvěma hlavními výhodami, které kobot nabízí, jsou produktivita a opakovatelnost. Jakmile se svařovací kobot naučí, jak svařovat, může to dělat prakticky dokonale (a rychle) znovu a znovu. To platí bez ohledu na to, zda byl kobot naučen 10 nebo 100 svařovacích úloh. Svařovací koboty skutečně vynikají při provádění opakovaných svarů v prostředí výroby s vysokým počtem operací i malým objemem.
Opakované svary mohou mít mnoho podob. Na jedné straně je pro svařovací kobot vhodný velký objem malých dílů, které vyžadují jeden svar, protože jich lze na svařovací plochu upevnit více a řešit je v rámci jednoho programu. Na druhém konci jsou větší díly, které vyžadují více svarů, jako jsou například sedadla vozidel. Flexibilita a snadné programování znamená, že svařovací koboty mohou jeden den zvládnout jeden projekt a druhý den se plynule přeorientovat na jiný projekt.
Totéž samozřejmě platí i pro lidské svářeče. Žádné svářečské dovednosti ani zkušenosti však nemohou zcela eliminovat chyby, nedokonalosti a nesrovnalosti. Pokud musí být svar proveden podle přesných specifikací a nepřesnost znamená další dokončovací kroky, přepracování nebo zmetky, může být řešením svařovací kobot.
Automatizace svařování a nedostatek pracovníků ve svařování
Není žádným tajemstvím, že svářečská profese se v posledních letech potýká s určitými problémy, protože je stále obtížnější najít, zaměstnat a udržet kvalifikované svářeče. Americká svářečská společnost předpokládá, že do roku 2028 bude více než 300 000 volných pracovních míst pro svářeče, a to na základě aktuálních volných míst, růstu odvětví a předpokládaného úbytku svářečů odcházejících do důchodu. Výrobci, kteří si chtějí udržet konkurenceschopnost, musí podniknout kroky k udržení své produktivity.
Přestože se jedná o formu automatizace svařování, je důležité si uvědomit, že svářecí koboty nejsou určeny jako náhrada kvalifikovaných lidských svářečů. Opak je pravdou - kolaborativní roboty se z definice spoléhají na člověka, který je učí a pracuje s nimi. I kdyby tomu tak nebylo, svařovací koboty se nehodí pro každou aplikaci, například v případech, kdy se díly neshodují nebo vyžadují zvláštní kontrolu procesu.
Svařovací koboty však nabízejí překvapivě cenově dostupný a snadno integrovatelný způsob, jak zvýšit výkonnost a produktivitu svařování. Rychlost a opakovatelnost dosažitelná s kobotem umožňuje kvalifikovaným svářečům udělat více práce a zároveň snižuje jejich únavu a umožňuje jim soustředit se na úkoly s vyšší kvalifikací namísto opakujících se prací. Zvýšením produktivity svářečů a snížením množství času stráveného všední prací pomáhají svářecí koboty výrobcům udržet si konkurenceschopnost a učinit ze svářeče atraktivnější profesi.
Jak naprogramovat svářecího kobota?
Primárním způsobem, jakým svářeči komunikují se svářecím kobotem, je naprogramování kobota k provádění svářecích operací. Programování je klíčovým rozdílem mezi koboty a tradičními průmyslovými roboty. Tradiční roboty obvykle vyžadují pracovníky se zkušenostmi s programováním robotů - i tak je tento proces obvykle složitý a časově náročný. Oproti tomu svařovací koboty může naprogramovat obsluha bez zkušeností s programováním během několika málo minut.
Ačkoli lze coboty programovat pomocí tradičního g-kódu, obvykle to není nutné. Nejběžnějším způsobem programování svářecího kobota je učení dotykem. Učení dotykem znamená ruční vedení robotického ramene jednotlivými kroky svařovací úlohy před uložením programu. Vytvoření profilu pohybu svaru tímto způsobem zahrnuje nastavení bodů, jako je počáteční bod svaru a koncový bod svaru. Svařovací koboty lze programovat ručně fyzickým pohybem ramene rukou nebo pomocí ovladače, který rameno pohání.
Programování svářecího kobota však zahrnuje více než jen jeho ovládání. Většina svařovacích cobotů obsahuje software přístupný na řídicí jednotce, který umožňuje obsluze definovat parametry svařování. V případě LightWELD® Cobot Systemu se pomocí vizuálního programovacího jazyka definují parametry, jako je výkon laseru, šířka svaru, typ svaru a materiál, a zadávají se přesné kroky svařování.
Jakmile je úloha naučena, operátoři obvykle spustí kobota v programu s vypnutým napájením laseru, aby se před spuštěním skutečné úlohy ujistili, že se kobot chová tak, jak má. Laserové svařovací koboty mohou ukládat mnoho různých programů a přednastavených parametrů, které lze podle potřeby vyvolat, jakmile je obsluha spokojena s výsledky.
Jsou laserové svařovací koboty bezpečné?
Bezpečnost je prvořadým úkolem jak u svářecích kobotů, tak u laserových svářecích řešení. Zajištění bezpečnosti obsluhy i okolních osob je snazší, než byste možná čekali, ale stále vyžaduje osobní ochranné prostředky a integraci.
Začněme samotnými koboty. Vzhledem k tomu, že jsou určeny k práci v těsné blízkosti lidských pracovníků, jsou obvykle vybaveny řadou bezpečnostních prvků. Na rozdíl od tradičních robotů, které často vyžadují klec, aby se nedostaly do kontaktu s překážkami, mají coboty omezený výkon a sílu, což znamená, že se nepohybují tak rychle, aby mohly způsobit zranění. V případě kolize s překážkou se svařovací kobot okamžitě přestane pohybovat a vypne svařovací výkon. Koboty jsou také obvykle konstruovány se zaoblenou geometrií a bez kleštin.
Laserové svařování vyžaduje bezpečnostní opatření jako každý jiný typ svařování. Osobní ochranné prostředky jsou nezbytné a měly by zahrnovat tepelně odolné rukavice a oděv a také ochranu očí. Když probíhá laserové svařování, laserové ochranné brýle s hodnotou optické hustoty (OD) vyšší než šest při 1070 nm jsou minimálním požadavkem pro každého, kdo má přímou viditelnost na svařovací hořák. Pro svářeče, kteří jsou blíže ke svaru, je vyžadována také laserová bezpečnostní svářečská kukla. Je třeba vzít v úvahu také výpary a jejich odsávání.
Je třeba také zvážit místo, kde je kobot pro laserové svařování nainstalován. Některé koboty pro laserové svařování obsahují uzamykatelné kryty, které lze při zapnutém laseru uzavřít - toto umožňuje instalaci systému prakticky kdekoli. Laserové svařovací koboty bez integrovaných krytů musí být instalovány v uzavřeném prostředí s laserově bezpečnými stěnami, blokovanými dveřmi a bezpečnostními značkami. Při integraci jakéhokoli laserového řešení by měl určený zaměstnanec plnit funkci pracovníka pro laserovou bezpečnost (LSO), který zajistí dodržování osvědčených postupů pro laserovou bezpečnost.
Kolik stojí laserové svařovací koboty?
Náklady jsou jedním z nejdůležitějších a nejatraktivnějších aspektů systému kobot pro laserové svařování. Tradiční robotická řešení jsou obvykle velmi drahá a vyžadují jak mnoho prostoru, tak složité integrační úsilí. Svařovací koboty jsou kompaktní, snadno se nastavují a integrují a obvykle jsou mnohem levnější než jejich tradiční protějšky. Ačkoli mnozí považují laserová řešení svařování za drahá, laserové svařovací koboty jsou cenově zhruba rovnocenné alternativním svařovacím kobotům.
Začínáme s kobotickým řešením laserového svařování
Implementace řešení kobotického laserového svařování se může zdát komplikovaná zejména těm, kteří nemají žádné zkušenosti s automatizací nebo laserovým svařováním. Naštěstí jsou odborníci na laserové svařování ve společnosti IPG připraveni pomoci. Začít je snadné - pošlete nám vzorek, navštivte jednu z našich globálních aplikačních laboratoří nebo nám prostě řekněte o své aplikaci.
