Robotyzacja prac spawalniczych PDF Drukuj Email
Poniedziałek, 24. Styczeń 2011 23:34

działania we właściwym kierunku- nowe możliwości realizacji projektów

Uzyskiwanie ewidentnych korzyści z wprowadzenia zrobotyzowanego procesu spawania powoduje nieustające zainteresowanie tym tematem. Ale w tym temacie jest „za” i „przeciw”. Niewątpliwym „za” jest porozumienie o współpracy w zakresie spawania łukowego trzech firm, a mianowicie: MEXPOL Sp. z o.o., Fanuc Robotics Sp. z o.o. i ZAP- Robotyka Sp. z o.o. stwarzające organizacyjne ułatwienie dla Klientów zdecydowanych realizować takie projekty.

fanuc

Kilkadziesiąt lat rozwoju i doświadczeń w Polsce i trochę dłużej na świecie sprawiło, że wiedza o robotyzacji jest bardzo duża. Pozwala ona na dokładne sprecyzowanie „za” i „przeciw” robotyzacji. Argumenty „za” zostały udokumentowane licznymi badaniami i opracowaniami wykorzystywanymi do celów marketingowych. Nie wnikając w szczegółowe argumenty, należy wymienić następujące korzyści wynikające z zastosowania robotyzacji:

• wzrost produktywności bez wzrostu zatrudnienia;

• poprawa jakości i utrzymywanie stałego poziomu jakości;

• elastyczność produkcji – możliwość taniego dostosowania poziomu produkcji do poziomu zamówień;

• skrócenie czasu przezbrojeń;

• elastyczność zastosowań;

• poprawa warunków BHP pracowników;

• wzrost konkurencyjności firmy;

• poprawa wizerunku firmy;

• atrakcyjność pracy w firmie (szczególnie dla młodych pracowników).

O ile część z wymienionych korzyści nie wymaga komentarza czy uzasadnienia, o tyle niektóre należy omówić. Do niedawna brany był pod uwagę aspekt wielkoseryjności obrabianego detalu uzasadniony zwrotem kosztów inwestycyjnych. Obecnie, dzięki pracom rozwojowym w zakresie robotów i oprzyrządowania, stanowiska zrobotyzowane mogą być budowane jako stanowiska elastyczne. Powoduje to, że można na nich realizować procesy w odniesieniu do produkcji średnio, a nawet małoseryjnej i w odniesieniu do różnych detali. Łatwość programowania i przekazywania informacji do robota sprawia, że zmiana procesu nie jest trudna i ogranicza się głównie do zmiany programu i oprzyrządowania. Czasami wykorzystanie najnowszych osiągnięć robotyzacji pozwala na wyeliminowanie zmian programu, a także oprzyrządowania. Program może się samodzielnie adaptować dzięki zastosowaniu, np. systemów wizyjnych. Klasyczne oprzyrządowanie zaś może być wyeliminowane przez współpracę kilku robotów, dostosowujących swoją pracę do zmieniającej się produkcji. Wzrost konkurencyjności firmy i poprawa jej wizerunku są korzyściami współgrającymi i w obecnej rzeczywistości są bardzo istotne i ważne. Kontrakty są zawierane z firmami, które są zdolne wykazać swoje zalety i swoją przewagę nad konkurentami. W działaniach marketingowych i kontraktowych wizerunek firmy, a więc pokazanie np. procesów zrobotyzowanych, ma duże znaczenie i budzi zaufanie kontrahenta. Stanowi o poziomie technicznym firmy i kompetencji pracowników. Obserwując zmiany w traktowaniu wykonywania pracy, widać, że młodzi ludzie (szczególnie wykształceni) oczekują pracy ciekawej, dającej możliwości realizowania się i osiągania satysfakcji z osiągniętych rezultatów. Robotyzacja daje takie możliwości. Stwarza również okazję rozwoju i kariery zawodowej młodych pracowników, co dla wielu jest bardzo istotne (mają perspektywę rozwoju i zwiększania kompetencji). Należy poruszyć jeszcze jeden problem związany z robotyzacją, ponieważ jego znaczenie w podejmowaniu decyzji o zastosowaniu robota uległo zmianie. Jednym z istotnych kryteriów zastosowania robotów było bardzo dokładne wykonanie detali do obróbki. Kryterium to obecnie jest inaczej postrzegane. Z jednej strony postęp technologiczny i organizacyjny doprowadził do wykonywania detali z większą dokładnością, a z drugiej udoskonalone systemy sterowania i systemy śledzenia, np. ścieżki spoiny (Through Arc Seam Tracking), sprawiły, że kryterium bardzo dokładnego wykonania detali nie jest tak istotne, jak było poprzednio. Argumentem „przeciw” jest głównie koszt realizacji projektu, na który składa się stosunkowo wysoka cena robota oraz koszt wykonania specjalistycznego oprzyrządowania. Koszt ten jest na ogół zestawiany z planowanymi oszczędnościami z realizacji procesu zrobotyzowanego. Oszczędności liczone są głównie w odniesieniu do wynagrodzenia pracowników, których pracę zastępuje się robotem, co powoduje, że wskaźnik zwrotu nakładów inwestycyjnych kształtuje się niekorzystnie. Należy jednak wziąć pod uwagę fakt ciągłego wzrostu wynagrodzeń pracowników (wykwalifikowani spawacze zarabiają dużo) oraz wzrost ogólnych kosztów zatrudnienia. W tym aspekcie wskaźnik opłacalności inwestycji będzie się zmieniał na korzyść. Jeśli do oszczędności w wynagrodzeniach dodamy oszczędności wynikające z poprawy jakości oraz wzrost produktywności, bardzo często okazuje się, że inwestycja w robotyzację zwraca się już po kilku lub kilkunastu miesiącach. Zagadnieniem często poruszanym przy wdrażaniu robotyzacji jest problem likwidacji miejsc pracy, np. spawaczy. Oczywiście jest to problem istotny, ale do rozwiązania środkami organizacyjnymi. Należy jednocześnie zauważyć, że roboty przemysłowe zastępują na ogół pracowników wykonujących niezbyt lubiane i niebezpieczne prace (spawanie, zgrzewanie, malowanie). Reasumując argumenty „za” i „przeciw”, nie ulega wątpliwości, że kierunek „robotyzacja” jest jak najbardziej aktualny i wskazany. Świadczy o tym ilość wdrożonych stanowisk zrobotyzowanych na świecie, sięgająca milionów sztuk.

Nowa współpraca i nowa oferta

Na rynku polskim działa kilka firm polskich i zagranicznych, oferując usługi w zakresie robotyzacji. Firmy polskie oferujące usługi w zakresie wdrażania robotyzacji współpracują z producentami robotów przemysłowych oraz wyposażenia technologicznego. W zakresie form współpracy i oferowania usług związanych z robotyzacją prac spawalniczych na uwagę zasługuje fakt powstałego porozumienia o współpracy trzech firm, a mianowicie:

• MEXPOL Sp. z o.o. z siedzibą w Opolu,

• FANUC Robotics Polska Sp. z o.o. z siedzibą we Wrocławiu,

• ZAP ROBOTYKA Sp. z o.o. z siedzibą w Ostrowie Wlkp.

W ramach porozumienia firmy współpracują głównie w zakresie procesów spawania łukowego metali.

fanuc

Stoisko MEXPOL, FANUC i ZAP- ROBOTYKA na ExpoWelding 2010 w Sosnowcu

W bieżącym roku współpracujące firmy wspólnie przedstawiły ofertę na targach MachTool 2010 w Poznaniu i ExpoWELDING 2010 w Sosnowcu. Przedstawiona oferta, jak również nowa forma współpracy firm wzbudziły duże zainteresowanie klientów i potencjalnych klientów, co niewątpliwie zaowocuje współpracą z częścią z nich. Połączenie potencjałów trzech wymienionych firm, z których każda jest kompetentna w swoim zakresie, daje gwarancję klientowi pozytywnego wdrożenia projektu. Taki układ organizacyjny umożliwia wykonanie usługi kompleksowo od na targach doradztwa poprzez kontrakt
i wykonawstwo do uruchomienia, szkolenia i serwisowania.

FANUC – producent robotów przemysłowych

Spółka Fanuc Ltd powstała w 1972 r. w Japonii u podnóża góry Fuji. Zatrudnia około 5000 pracowników na całym świecie i ma zdolność produkcyjną 3000 robotów miesięcznie. Na świecie pracuje obecnie ponad 240 tys. robotów przemysłowych Fanuc, co stawia tę firmę na pierwszym miejscu na świecie. Roboty produkowane są w całości w Japonii, co daje gwarancję jakości, a przy ich wytwarzaniu pracuje 1000 robotów. Firma Fanuc znana jest również jako dominujący(63%) producent układów sterowania maszyn CNC. Produkowane roboty charakteryzują się wskaźnikiem niezawodności, wynoszącym 99,99%, który uzyskiwany jest dzięki kontroli produkcji wszystkich ważniejszych zespołów i podzespołów, takich jak: serwonapędy, sterowniki osi, enkodery, systemy operacyjne. Pełna gama robotów Fanuc Robotics obejmuje 14 serii, z których każda zawiera kilka lub kilkanaście modeli. Niezawodne sterowanie zapewnia kontroler R-30iA, który może sterować do 40 osi z serwonapędami Fanuc , podzielonymi maksymalnie na pięć grup. Oznacza to, że jeden kontroler może sterować czterema robotami w układzie synchronicznym lub sekwencyjnym. Roboty spawalnicze Fanuc przeznaczone są do spawania metodami MAG, MIG i pochodnymi oraz laserem. Do spawania metodą TIG należy stosować zestaw ochronny TIG-KIT, który zabezpiecza przed szkodliwym działaniem wysokiej częstotliwości na układy elektroniczne.

fanuc

Robot spawalniczy ArcMate 100iC/6L z kontrolerem R-30iAMate

 

Fanuc Robotics oferuje 5 modeli robotów przeznaczonych do procesu spawania, a mianowicie:

1 Arc Mate 100iC o zasięgu do 1420 mm i max. udźwigu kiści (nadgarstka)10 kg

2 Arc Mate 100iC/6L o zasięgu do 1632 mm i max. udźwigu kiści 6 kg

3 Arc Mate 120iC o zasięgu do 1811 mm i max. udźwigu kiści 20 kg

4 Arc Mate 120iC/10L o zasięgu do 2009 mm i max. udźwigu kiści 10 kg

5 M-710iC/20L o zasięgu do 3110 mm i max. udźwigu kiści 20 kg

Roboty wymienione w poz. 1-4 sterowane są kontrolerem R30iA/R30iA Mate.

Konstrukcja robotów spawalniczych FANUC uwzględnia specyficzne wymagania jakie stawia sam proces technologiczny jak również sprzęt spawalniczy. Poniżej podano istotne cechy konstrukcyjne umożliwiające prawidłową realizację procesu spawania, a mianowicie:

1 łatwość skomunikowania z wieloma spawalniczymi źródłami energii przeznaczonymi do spawania zrobotyzowanego (poprzez interfejs);

2 wysoka prędkość ruchów pośrednich ( dojście, przejście, wycofanie);

3 przewody spawalnicze umieszcza się wewnątrz ramienia robota oraz kiści (nadgarstka) co powoduje, że przewody nie są rozciągane i nie kolidują z innymi częściami stanowiska spawalniczego;

4 podajnik drutu montowany jest na ramieniu robota (przy trzeciej osi) co skraca przewody spawalnicze a przez to, zwiększa niezawodność układu podawanie drutu elektrodowego;

5 wąska kiść (nadgarstek) ramienia umożliwia spawanie w trudno dostępnych miejscach;

6 roboty mogą działać w dowolnej pozycji (na podstawie, podwieszone, pod dowolnym kątem) co pozwala na ograniczenie powierzchni produkcyjnej i zwiększenie możliwości zastosowań.

Wymagania technologiczne procesu spawania zrobotyzowanego różnią się i są większe w stosunku do spawania ręcznego, półautomatycznego i automatycznego. Wynika to bezpośrednio z faktu realizowania procesu wg konkretnego programu, podczas którego wszelkie błędy lub zakłócenia muszą być natychmiast korygowane bez ingerencji operatora.

W tym celu stosuje się różnorodne rozszerzenia programowe, które pozwalają również na dopasowanie aplikacji do potrzeb użytkownika. Firma Fanuc oferuje następujące rozszerzenia, które mogą być stosowane w procesie spawania łukowego:

1 Wczesne Wykrywanie Kolizji (High Sensitive Collision Detection)

2 Oscylacje

3 Kompensacja Trajektorii Spawania (Through Arc Seam Rracking = TAST)

4 Automatyczne Poszukiwanie Pozycji Detali (Touch Sensing)

5 Ochrona Uchwytu Spawalniczego (Torch Guard)

6 Koordynacja Ruchów (Coordinated Motion Package)

7 Identyfikacja Obciążenia Zainstalowanego Na Robocie (Payload Id)

8 Instrukcja Skoku Warunkowego (Collision Skip/Touch Skip)

9 Sterowanie Kilkoma Robotami (Multi Robot Control)

10 System Wizyjny (iR Vision)

11 Śledzenie Ruchu Taśmy Produkcyjnej (Line Tracking)

12 Ruch z Pomiarem Sił (SoftFloat)

13 Interfejs Sieci Ethernet

14 Dedykowany Procesor PMC (Integrated PMC)

Dużym ułatwieniem w procesie projektowania, produkcji i serwisowania jest oprogramowanie ROBOGUIDE. Jest to platforma programistyczna zawierająca wiele opcji możliwych do zastosowania w trybie offline (symulacja ruchu robota na komputerze PC). Program przetestowany w trybie offline można następnie zapisać na konkretnym robocie i zastosować do rzeczywistej aplikacji.

ZAP ROBOTYKA- Tworzenie zrobotyzowanych stanowisk

ZAP- ROBOTYKA Sp. z o.o. z siedzibą w Ostrowie Wkp. jest firmą powstałą w wyniku restrukturyzacji Zakładów Automatyki Przemysłowej S.A. Firma ma długoletnie doświadczenie w tworzeniu stanowisk zrobotyzowanych i zautomatyzowanych. Na przestrzeni 20 lat działalności ZAP- ROBOTYKA zaprojektowano, wykonano i wdrożono ponad 70 stanowisk realizujących różne procesy technologiczne, głównie procesy spawania. Stanowiska zrobotyzowane do spawania mimo, że muszą zawsze zawierać główne zespoły, czyli: robot, oprzyrządowanie i sprzęt spawalniczy, różnią się ich doborem i wykonaniem. Przykładowe stanowisko zrobotyzowane do spawania zębów wymiennych koparek przestawiono na poniższej fotografii.

Do realizacji zadania zastosowano robot sześcioosiowy FANUC ArcMate100iC-6L z oprogramowaniem spawalniczym ArcTool . Wszystkie parametry spawania wprowadza się do układu sterowania robota za pomocą panelu programowania. Manipulowanie przedmiotami spawanymi odbywa się w przyrządach, które zamocowane są w pozycjonerach. Przyrządy mocujące spawane detale są tak skonstruowane, aby dostęp ramienia robota i uchwytu spawalniczego do spoin był jak najbardziej korzystny i można było mocować kilka spawanych zespołów

fanuc

Stanowisko spawalnicze do spawania zębów koparek

 

Na stanowisku zastosowano pozycjoner dwustanowiskowy o napędzie elektrycznym. Pozycjoner sterowany jest przez układ sterowania robota, który zarządza całym stanowiskiem. Osie poziome 7 i 8 pozycjonera stanowią zewnętrzne osie ciągłe robota. Spawalnicze źródło energii LINCOLN PowerWave 455 jest zintegrowane z robotem poprzez interfejs ArcLink. Stanowisko może być wykorzystane do spawania różnych elementów. Zmiana elementu spawanego wymaga zainicjowania innego programu oraz wymiany niezbędnych elementów, np.: drutu, pancerza prowadzącego drut, gazu osłonowego. Wybrany program spawania wywołuje się z panelu programowania poprzez podanie kombinacji bitów. Stanowisko wyposażone jest ponadto w inne niezbędne zespoły jak stacja czyszcząca, ogrodzenie zabezpieczające personel, itp.

ZAP- ROBOTYKA jest firmą, która w ramach porozumienia o współpracy jest wykonawcą stanowisk oferując usługi w zakresie: doradztwa technicznego, projektowania, wykonawstwa, kompletacji dostaw, montażu i rozruchu, oprogramowania technologicznego, szkolenia i serwisu.

MEXPOL- Sieć handlowa i własne doświadczenie

W ramach porozumienia Spółka MEXPOL działa na zasadzie integratora handlowego, wykorzystując swoją sieć handlową w Polsce i wnosząc własne doświadczenie w zakresie robotyzacji prac spawalniczych.

Spółka działa na polskim rynku od 20 lat a jej głównym celem jest kompleksowe zaopatrywanie klientów w urządzenia, sprzęt i materiały do spawania i procesów pokrewnych. Spółka zatrudnia średnio 60 osób mających odpowiednie kompetencje do współpracy z Klientami. Oprócz działalności w siedzibie w Opolu Spółka prowadzi działalność w innych regionach Polski poprzez Handlowe Oddziały Zamiejscowe, mające swoje siedziby w: Bełchatowie, Bielsku- Białej, Kokorzynie (Wielkopolska), Krakowie, Lubiniu, Poznaniu, Tarnobrzegu, Warszawie, Wrocławiu i Zielonej Górze.

Aktualna oferta Spółki jest bardzo szeroka i obejmuje w zakresie spawalnictwa i procesów pokrewnych, następujące grupy wyrobów: urządzenia i sprzęt do spawania łukowego i gazowego, materiały spawalnicze, sprzęt i materiały do lutowania, akcesoria spawalnicze, wyposażenie stanowisk spawalniczych.

W zakresie maszyn i urządzeń do obróbki blach Spółka oferuje Klientom: maszyny do ciecia plazmowego i/lub gazowego typu ATBlu sterowane CNC, systemy ręcznego ciecia plazmowego, ukosowarki mechaniczne oraz inne urządzenia.

Oprócz ww. grup w ofercie Spółki znajdują się wyroby z zakresu: środków ochrony indywidualnej i BHP, chemii przemysłowej (głównie z zakresu spawalnictwa), narzędzi i elektronarzędzi, materiałów ściernych, zgrzewarek rezystancyjnych.

W ramach porozumienia o współpracy Spółka MEXPOL uczestniczy w pracach związanych z robotyzacją prac spawalniczych wykorzystując dotychczasowe doświadczenia w tym temacie. Przeprowadzone rozeznanie rynkowe w zakresie robotyzacji procesów wytwórczych wskazuje na znaczne zainteresowanie firm tym kierunkiem działań. Przedstawiane potrzeby dotyczą bardzo różnorodnych tematów od prostych aplikacji po bardzo skomplikowane, wymagające nowatorskiego podejścia. Wszystkie natomiast wymagają indywidualnego podejścia do tematu i sporych nakładów w prace projektowo- konstrukcyjne.

Podsumowanie

1 Aktualność i celowość działań w kierunku robotyzacji procesów, szczególnie procesów niebezpiecznych i szkodliwych nie budzi wątpliwości.

2 W Polsce powstała wystarczająca baza sprzętowa jak również wykonawcza do realizacji projektów z zastosowaniem robotów przemysłowych.

3 Znaczącą barierą znacznego postępu w zastosowaniu robotów są środki finansowe oraz sytuacja gospodarcza w Polsce i na świecie.

4 Pewne zjawiska (np. demograficzne) wymuszą działania przyspieszające robotyzację, mechanizację i automatyzację procesów produkcyjnych.

5 Powstałe porozumienie biznesowe FANUC ROBOTICS POLSKA, MEXPOL i ZAP- ROBOTYKA stwarza nowe możliwości dla klientów w zakresie realizacji projektów z zastosowaniem robotów FANUC.

6 Sieć handlowa MEXPOL ułatwia bezpośredni kontakt z klientami i zapewnia kompetentną obsługę wspieraną specjalistami firm FANUC ROBOTICS i ZAP- ROBOTYKA.

7 Oferowane usługi są kompleksowe od doradztwa poprzez projektowanie, realizację, szkolenie do serwisu gwarancyjnego i pogwarancyjnego.


Zapraszamy do współpracy w zakresie robotyzacji i zapewniamy uzyskanie korzyści jakie zostały wyeksponowane w niniejszym opracowaniu.

LAST_UPDATED2
 
parp
parp