I continui progressi dell'automazione continuano a trasformare la produzione migliorando la qualità, aumentando la produttività e riducendo i costi. Tuttavia, il costo, la complessità e l'ingombro dei sistemi di automazione tradizionali li rendono spesso impraticabili per le aziende più piccole.
Ora i robot collaborativi, o cobot, sono intervenuti per rendere l'automazione più accessibile ai produttori di piccoli volumi. Questi sistemi condividono molti vantaggi chiave con l'automazione tradizionale, ma a un prezzo inferiore e in un pacchetto più piccolo, oltre a essere più semplici da programmare e utilizzare rispetto a soluzioni più sofisticate.
I cobot per la saldatura laser offrono una proposta di valore particolarmente interessante. Combinando la precisione e la velocità intrinseche della saldatura laser con il movimento automatizzato, possono aumentare significativamente la produttività della saldatura.
Ma come si fa a identificare l'attività giusta per un cobot di saldatura laser e a integrarlo con successo? Di seguito illustreremo le considerazioni chiave per identificare, specificare e implementare con successo un cobot nella vostra attività.
Trovare l'applicazione giusta
Quali applicazioni possono beneficiare di un cobot?
I cobot sono più adatti ad applicazioni con volumi di produzione moderati, in genere da 10 a 100 pezzi al giorno. Si tratta spesso di lavori in cui la saldatura manuale è incoerente o richiede molto tempo, ma non è giustificabile un'impostazione di automazione industriale completa.
Come ogni forma di automazione, i cobot danno il meglio di sé quando il processo non varia in modo significativo da pezzo a pezzo. Ciò significa dimensioni coerenti dei pezzi, fissaggi ripetibili e percorsi di saldatura prevedibili. Se saldate regolarmente gli stessi gruppi e volete migliorare la coerenza e la produttività, un cobot potrebbe essere lo strumento giusto.
Ma questo non significa che i cobot di saldatura laser non siano utili per i lotti più piccoli e per i lavori una tantum. La relativa facilità di programmazione fa sì che un cobot di saldatura laser possa fornire i risultati desiderati su bassi volumi in un modo che è di fatto impossibile per un robot di saldatura tradizionale.
Saldature rettilinee, cuciture circolari e piccoli raggi sono tutte operazioni che rientrano nelle capacità del cobot. In effetti, qualsiasi tipo di percorso di saldatura complesso o intricato, difficile da eseguire a mano, può essere eseguito meglio da un cobot.
Tuttavia, i lavori che coinvolgono pezzi irregolari o deformati e con un accoppiamento inadeguato possono creare problemi. Questo perché la saldatura laser è generalmente più esigente della saldatura ad arco in termini di adattamento. Le applicazioni a filo sono un po' più tolleranti, ma la saldatura laser autogena richiede in genere spazi inferiori al millimetro.
Il primo passo nella valutazione di un cobot è quello di valutare sia l'idoneità tecnica che il ROI operativo. Il processo si ripete abbastanza spesso da giustificare l'automazione? La qualità e la coerenza della saldatura sono un problema o la disponibilità di manodopera è un punto dolente? È possibile standardizzare il fissaggio? Se le risposte sono affermative, un cobot per la saldatura laser potrebbe snellire il flusso di lavoro e migliorare la produzione senza i costi generali dell'automazione tradizionale.
Considerazioni sulla sicurezza
Poiché i cobot sono specificamente destinati a una frequente interazione umana, i loro requisiti di sicurezza differiscono notevolmente da quelli dei sistemi robotici tradizionali. Ciò è particolarmente vero nelle applicazioni di saldatura laser.
I cobot per la saldatura laser sono disponibili in due configurazioni di base: aperta e chiusa. La tipologia scelta influenza direttamente le misure di sicurezza e i dispositivi di protezione necessari.
In una configurazione chiusa con un involucro integrato, il cobot e il processo di saldatura sono completamente contenuti in un armadio o in una cella. Questi armadi sono in genere interbloccati, in modo che il laser si spenga automaticamente se viene aperta una porta.
Questo è generalmente classificato come un sistema laser di Classe I, il che significa che il laser è considerato sicuro in condizioni operative normali e non sono necessari DPI speciali. È inclusa anche un'aspirazione integrata dei fumi, che aiuta a gestire eventuali fumi o particolati generati durante la saldatura.
Un sistema cobot aperto non ha un contenimento incorporato, quindi deve essere posizionato dietro barriere o tende laser per proteggere i lavoratori vicini dai raggi diretti o riflessi. Queste configurazioni sono classificate come sistemi laser di Classe IV.
Con le configurazioni aperte del cobot di saldatura laser, gli operatori di solito caricano e posizionano il pezzo, quindi avviano il ciclo di saldatura prima di allontanarsi o spostarsi dietro una barriera mentre il laser è attivo. Rimanere vicino al cobot durante la saldatura è sicuro se si indossano i corretti DPI (occhiali per la saldatura laser, come minimo, e potenzialmente un casco per la saldatura laser e indumenti ignifughi), ma in genere gli operatori colgono l'occasione per concentrarsi su altre attività mentre il cobot esegue un ciclo.
Diversi fattori, tra cui il costo, il volume di produzione e soprattutto l'efficienza del flusso di lavoro, influenzano la scelta tra un cobot chiuso e uno aperto.
Se lo spazio è limitato o non si sa come implementare protocolli di sicurezza adeguati, un cobot chiuso può semplificare e accelerare notevolmente l'installazione.
Se la vostra attività è caratterizzata da un cambio rapido dei pezzi e da un accesso ininterrotto, un sistema aperto può essere preferito a un sistema chiuso che richiede l'apertura di una porta per accedere ai pezzi. I sistemi aperti offrono anche il massimo raggio di movimento al braccio del cobot, un aspetto importante per la saldatura di pezzi più grandi e complessi.
Pianificazione dell'installazione del Cobot
La scelta della posizione giusta per il cobot di saldatura laser non si limita a trovare uno spazio aperto. Per avere successo è necessario che il sistema sia integrato perfettamente nella produzione.
Idealmente, il cobot dovrebbe essere posizionato in modo da supportare un movimento efficiente dei pezzi all'interno del flusso di processo, ridurre al minimo i tempi di spostamento e non interrompere le operazioni esistenti.
I cobot per la saldatura laser sono relativamente compatti e molti di essi sono dotati di rotelle che ne consentono un utilizzo flessibile. Tuttavia, nell'uso quotidiano non vengono spostati di frequente, soprattutto quando sono collegati a un sistema fisso di estrazione dei fumi. È meglio posizionare l'unità in un punto in cui possa rimanere al suo posto e funzionare in modo efficiente.
I requisiti di alimentazione sono semplici: la maggior parte dei sistemi cobot funziona con una tensione standard di 120 V, mentre l'unità di saldatura laser stessa può richiedere un'alimentazione monofase di 208 V. Anche in questo caso, l'aspirazione dei fumi è generalmente necessaria, il che può significare un sistema di scarico dedicato per garantire un ambiente di lavoro sicuro e conforme.
Scegliere il Cobot della giusta dimensione
La scelta del sistema cobot più adatto è legata anche alla scelta del braccio della giusta dimensione. Un cobot troppo piccolo può limitare la copertura della saldatura perché non riesce a raggiungere i pezzi, oppure può richiedere un posizionamento scomodo dei pezzi. Un braccio troppo grande può occupare spazio inutile e comportare costi aggiuntivi.
Il sistema cobot IPG LightWELD può essere dotato di due bracci cobot con sbracci di 1370 mm o 1620 mm.
Iniziate con un semplice "studio del raggio d'azione". Si tratta di mappare le geometrie dei pezzi e le posizioni delle saldature per garantire che il cobot possa accedere comodamente a ogni giunto nell'ambito del suo raggio di movimento, sia lineare che angolare. Alcuni fornitori offrono strumenti di simulazione virtuale per aiutare a visualizzare e convalidare la portata in un ambiente digitale prima dell'acquisto o dell'installazione del sistema.
È inoltre opportuno considerare la possibilità di una protezione per il futuro, nel caso in cui i pezzi e gli assemblaggi dovessero cambiare di dimensione o di configurazione in futuro.
Impostazione del successo di Cobot
Uno dei vantaggi principali dei cobot per la saldatura laser è la loro interfaccia utente accessibile. Tuttavia, nonostante la relativa facilità d'uso, l'integrazione dei cobot non è completamente a prova di bomba.
Spesso le implementazioni più efficaci di nuovi cobot per la saldatura laser iniziano con l'identificazione di un "proprietario" interno del sistema. Si tratta di una persona all'interno dell'azienda che non si limita a sapere come utilizzare il sistema, ma è anche motivata a sostenere la tecnologia.
Il proprietario della tecnologia non deve necessariamente essere un esperto di robotica. Ma deve avere un'inclinazione tecnica ed essere disposto ad assumersi la responsabilità della programmazione e della supervisione.
Le operazioni di base, come il carico e lo scarico dei pezzi, possono essere gestite dal normale personale di produzione. Ma la programmazione del cobot, la regolazione dei parametri e la gestione delle prestazioni del sistema richiedono una persona che conosca il processo di saldatura e il contesto produttivo. In questo caso, la formazione offerta dal fornitore è spesso preziosa.
Produttori come IPG offrono formazione sia per il sistema cobot che per l'unità di saldatura laser (come LightWELD). La formazione comprende le nozioni di base sul funzionamento del sistema, oltre a come ricalibrare strumenti come il dispositivo "bullseye" utilizzato quando si scambiano i componenti o si passa dalla modalità manuale a quella automatica. Con una formazione adeguata, gli operatori possono insegnare con sicurezza nuovi percorsi di saldatura, ottimizzare i tempi di ciclo e mantenere una qualità costante.
Investire tempo nella formazione assicura che non ci si limiti ad automatizzare un'attività. Piuttosto, si costruisce una competenza interna che supporta la scalabilità e il successo a lungo termine.
Supporto del fornitore
Scegliere un cobot significa anche scegliere un fornitore di cobot. Il livello e la qualità del supporto offerto dal fornitore di cobot fanno una differenza significativa nella rapidità di messa in funzione e nelle prestazioni del sistema nel tempo.
Cercate un fornitore che offra un'assistenza reattiva ed esperta sia durante che dopo l'installazione. Un servizio e un'assistenza attenti sono particolarmente preziosi per le officine con competenze limitate nell'automazione interna o per quelle che operano in tempi di produzione ristretti.
Oltre al supporto reattivo, considerate la capacità del fornitore di aiutarvi a scalare. È possibile trasferire facilmente i programmi tra più cobot? Viene offerto un corso di formazione sia per il sistema che per il processo di saldatura? Sono disponibili strumenti di simulazione per testare le configurazioni prima che diventino operative? Queste funzionalità aiutano a massimizzare l'investimento e a ridurre i tempi di inattività.
Un buon fornitore agirà anche come partner strategico, offrendo indicazioni sull'allestimento, sull'ottimizzazione dei processi e sulla formazione continua. Soprattutto per chi si avvicina per la prima volta all'automazione, la presenza di un fornitore competente e impegnato può trasformare un'installazione di successo in una strategia di automazione scalabile e ripetibile.
Come iniziare con una soluzione Cobot
L'implementazione di una soluzione cobot per la saldatura laser può sembrare un'intimidazione, soprattutto per chi non ha esperienza di automazione o di saldatura laser. Fortunatamente, gli esperti di saldatura laser di IPG sono pronti ad aiutarvi. Iniziare è facile: inviateci un campione, visitate uno dei nostri laboratori applicativi globali o parlateci della vostra applicazione.
