EN
Wat is een lasrobot-systeem? Definitie, primaire functie en belang in de industrie
Een lasrobot-systeem bestaat uit een robotarm, een lasspanningsbron, een laspistool en een besturing/bedrijfssoftware, waardoor een lasser geautomatiseerd kan lassen. In tegenstelling tot industriële lasmachines, waarbij de operator nog steeds aanwezig moet zijn om het lasproces te bewaken, kan een lasrobot-systeem lassen uitvoeren zonder toezicht van een operator. Het belangrijkste voordeel van een lasrobot-systeem is dat geprogrammeerde lasbewerkingen kunnen worden uitgevoerd met een mate van herhaalbaarheid die handmatig lassen niet kan bereiken. Een lasrobot-systeem is in staat om zelfs duizenden herhaalde lasopdrachten uit te voeren en minimale variatie tussen de voltooide taken te behouden. Een lasrobot-systeem kan lasopdrachten uitvoeren met consistente doordringing en een consistente, sterke lasverbinding.
De moderne industrie heeft een meetbaar voordeel van een lasrobot-systeem op basis van deze vier essentiële productievereisten:
Productiviteit: Een lasrobot-systeem kan laswerkzaamheden 30 tot 50 procent sneller uitvoeren dan een menselijke lassers. Bovendien is de cyclusduur van een lasrobot-systeem constant, aangezien het systeem niet moe wordt.
Kwaliteit: Er wordt een consistente kwaliteit behaald en het foutenpercentage wordt met tot wel 90 procent verminderd bij lassen die een grote oplegging vereisen.
Veiligheid: Een lasrobot-systeem verwijdert personeel uit blootstelling aan lasdampen, UV-straling en herhaalde belastingsschade.
ROI: Een lasrobot vermindert afval en overwerk en betaalt zichzelf binnen 12 tot 24 maanden, omdat eerder vereiste gespecialiseerde arbeidskracht niet langer nodig is.
De combinatie van deze factoren verklaart waarom lasautomatisering een integraal onderdeel is geworden van de infrastructuur voor het opbouwen van een concurrentievoordeel op de wereldmarkt, voor industrieën van de automobiel- en lucht- en ruimtevaartsector tot zware machines.
Belangrijkste onderdelen van een lasrobot-systeem: hardware, software en integratievereisten
Een lasrobotsystem maakt gebruik van een combinatie van gespecialiseerde hardware en software voor de automatisering van verbindingsprocessen. Deze componenten moeten op elkaar zijn afgestemd om optimale veiligheid, consistentie en reproduceerbaarheid te garanderen tijdens het lassen.
Essentiële hardware: robotarm, lasstroombron, lasspuit, positioneerinstallatie en veiligheidssysteem
Robotarmen, meestal de zes-assige modellen die we zo vaak zien, bieden het soort beweging dat nodig is om lasbranders precies op de juiste plaats te positioneren. Deze systemen zijn verbonden met gespecialiseerde lasstroombronnen die parameters zoals spanning, stroomsterkte en golfvormen regelen om de lasboog gedurende het gehele proces stabiel te houden. Wat de eigenlijke lasmaterialen betreft, verwerkt het brandersysteem ofwel MIG-lasdraad ofwel de speciale niet-verbruikbare elektroden die worden gebruikt bij TIG-lasprocessen, en regelt het ook de toevoer van beschermgas. Werkstukpositioneringssystemen spelen hier eveneens een rol: zij kantelen of roteren onderdelen om betere toegang tot de lasnaden te verkrijgen en om zwaartekracht te benutten wanneer een smeltbad moet worden gehandhaafd. Veiligheid is in het systeem ingebouwd via lichtgordijnen die toegang tot het gebied blokkeren, strategisch geplaatste noodstopschakelaars en afsluiting met hekwerk rond gevaarlijke zones. Al deze veiligheidsmaatregelen voldoen aan industriestandaarden zoals ISO 10218-1 en ANSI/RIA R15.06, om de veiligheid van gebruikers die met het systeem werken te waarborgen.
Motioncontrolesystemen zijn gekoppeld aan teachpendants, offline programmeersimulatie en protocollen voor realtime feedback.
Leerpendants maken het programmeren van laspaden mogelijk door operators in staat te stellen paden direct op het systeem op de werkstation te tekenen. Offline-programmering kan worden uitgevoerd met simulatiesoftware zoals FANUC ROBOGUIDE en ABB RobotStudio. Deze tools stellen engineers in staat om solide padplannen te programmeren en te testen zonder de operationele productie te onderbreken voor workflow-doeleinden. Bewegingsbesturingssystemen zijn uitgerust met adaptieve padcorrectiefuncties, waardoor het systeem automatisch kan corrigeren voor ongelijkmatige onderdelen. Ze voeren minutieuze correcties uit langs één of meer assen. EtherNet/IP en PROFINET zijn real-time feedback- en besturingssystemen. Ze bewaken en regelen in real-time de booglas- en naadspanning en -stroom. Ze maken correctie van de lasprocessen mogelijk om aan de gespecificeerde kwaliteit te voldoen met een tolerantie van ±0,1 millimeter. Moderne softwareoplossingen integreren vaste machines en slimme apparatuur die in real-time reageren op de behoeften van de productievloer.
Geautomatiseerde lasprocessen: Selectie van lasprocessen — Mетеr Wік jet, laser, weerstandslasproces; het proces binnen het lasproces is een essentiële stap
Het industriële geautomatiseerde lasproces dat samenhangt met een lassysteem op basis van een lasrobot beïnvloedt de productkwaliteit, de productiesnelheid en de operationele kosten. Voor productie in grote volumes met dikke constructiestalen en aluminium is MIG-lassen geschikt. TIG-lassen, met nauwkeurige boogregeling en minimale spatten, is de voorkeursmethode geworden in de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en andere toepassingen met precisie-dunwandige materialen. Voor het lassen van batterijtaps in elektrische voertuigen, waarbij warmte en snelheid cruciaal zijn, is laserlassen de voorkeursmethode, aangezien het tot tien keer sneller kan zijn dan traditioneel booglassen. De automobielindustrie blijft weerstandsponslassen toepassen voor de carrosseriebouw, aangezien één voertuig tot 3.500 afzonderlijke laspunten kan vereisen, uitgevoerd met een zeer nauwkeurige controle van timing en druk binnen milliseconden. Bij de keuze van het geschikte lasproces moeten fabrikanten rekening houden met het lasmateriaal en de voegdikte, het productievolume, de eigenschappen van het lasmateriaal en de eisen na het lassen.
Mogelijkheden voor robotarchitectuur omvatten: 6-assige scharnierarmen, portaal-systemen en samenwerkende robots (cobots).
Bij de keuze van lasrobots moeten ruimtebeperkingen, hefgewichten en het vereiste precisieniveau worden overwogen. Zesassige gearticuleerde robots zijn het meest geschikt voor moeilijke bewegingspaden. Denk aan omlooplassen van pijpen langs pijpleidingen of het monteren van frames voor voertuigen. Deze machines kunnen een positie met een nauwkeurigheid van 0,05 millimeter herhalen en bieden volledige bewegingsvrijheid van de pols. Aan de andere kant bieden portaalrobots iets anders. Hoewel ze zeer stijf zijn, kunnen ze tot wel 15 meter lang worden uitgerekt. Ze kunnen worden ingezet voor grote projecten die zich uitstrekken over meerdere bouwgebieden, zoals de bouw van een grote windturbine of een schip. Samenwerkende robots (cobots) zijn nuttig voor kleinere projecten waarbij een persoon binnen handbereik van de werkplek moet blijven. Cobots maken gebruik van beperkte gewrichtskrachten en zijn eenvoudig te programmeren. Veel werkplaatsen hebben geen speciale opleiding nodig om deze te gebruiken. Veel installaties combineren traditionele robotarmen met gemotoriseerde positioneersystemen die zware of onregelmatig gevormde onderdelen roteren. Dit biedt een goede flexibiliteit, hoewel zorgvuldige planning nog steeds noodzakelijk is, aangezien de laadcapaciteiten variëren van 3 kg tot 500 kg en de bereikafstanden tussen 1 meter en 4 meter liggen, afhankelijk van de configuratie.
Kritieke succesfactoren voor de implementatie van een lasrobotsystem
Integratie van een lasrobotsystem: het dichten van de kloof tussen hardware- en software-implementatie
Het succes van de systeemimplementatie hangt af van hoe naadloos hardware en software op elkaar zijn afgestemd. Elk jaar wijst het tijdschrift Automation World erop dat één derde van de vertragingen bij robotinstallaties te wijten is aan problemen die voortkomen uit hardware-onverenigbaarheid. Bedrijven moeten digitale-twin-simulaties uitvoeren om te bepalen hoe hun besturingssystemen communiceren met sensoren en lasapparatuur, nog vóór het installatieproces. Lichtgordijnen, bijvoorbeeld, vereisen veldtests om de veiligheidsmaatregelen te controleren, in plaats van laboratoriumtests. Het toepassen van een modulaire aanpak voor standaardprotocollen is voordelig. Het gebruik van OPC UA in combinatie met de IEC 61131-3-standaardlogica voor flexibele communicatie tussen systeemcomponenten stelt fabrikanten in staat hun systeem modulair en schaalbaar te houden tijdens grote upgrades van hun fabrieksautomatisering. Onvoldoende integratieplanning gaat echter gepaard met hoge kosten, met name in de lasindustrie, wat leidt tot talloze problemen.
Overwegingen met betrekking tot het personeel: opleiding van operators, opwaardering van onderhoudscompetenties en verandermanagement
Nieuwe systemen zijn alleen succesvol als degenen die ermee werken er klaar voor zijn. Medewerkers moeten doel en functie van een systeem begrijpen en zich aanpassen aan de technische vereisten ervan. Operators moeten zich op hun gemak voelen bij het gebruik van een teachpendant en programmeersoftware. Onderhoudspersoneel moet de nieuwe vaardigheden begrijpen die nodig zijn om de levensduur van netwerkgekoppelde besturingseenheden te beoordelen. Werknemers reageren positief op organisatorische herstructurering. Sommige bedrijven merkten zelfs op dat een verbetering van 40% in de implementatiesnelheid werd bereikt door het gebruik van interdisciplinaire trainingsmethoden. Regelmatige, geplande updates van systeeminstellingen houden medewerkers en systeem op één lijn en verbeteren de werking binnen de gehele organisatie. De medewerkers worden pleitbezorgers voor operationele verbeteringen binnen het systeem.
Veelgestelde vragen
Wat is een lasrobot-systeem?
Een lasrobotsystem is een geautomatiseerde lasoplossing die software, robotarmen, lasspuitopstellingen en lasstroomvoorzieningen integreert.
Waarom worden lasrobotsystemen in de industrie gebruikt?
Lasrobotsystemen worden in de industrie gebruikt vanwege de verbetering van kwaliteit, productiviteit, veiligheid en ROI, inclusief tijdefficiëntie en precisie, en een vermindering van menselijke fouten bij toepassingen met een groot aantal lassen.
Wat zijn de onderdelen van een geautomatiseerd lasystem?
Een geautomatiseerd lasystem bestaat uit robotarmen, lasstroombronnen, lasspuiten, laspositioneringssystemen en veiligheidscomponenten, samen met software.
Welke lasmethoden worden met deze systemen geautomatiseerd?
Afhankelijk van de vereiste kwaliteit, snelheid en kosten van de toepassing kunnen deze systemen worden gebruikt voor geautomatiseerd MIG-, TIG-, laser- en weerstandspuntlassen.
Welke problemen moeten worden aangepakt bij de automatisering van lasystemen?
Bij de implementatie van automatisering van lasystemen zijn integratie, opleiding, systeeminteroperabiliteit en het beheer van veranderingen op de werkvloer van het grootste belang.