オートメーションの継続的な進歩は、品質の向上、生産性の向上、コストの削減により、製造業を変革し続けている。しかし、従来のオートメーション・システムは、コスト、複雑さ、設置面積の大きさから、小規模な事業所では実現不可能な場合が多い。
現在、協働ロボット、略してコボットは、少量生産メーカーがオートメーションをより利用しやすくするために参入してきた。これらのシステムは、従来のオートメーションと多くの主要な利点を共有していますが、より洗練されたソリューションよりもプログラムおよび操作が簡単でありながら、低価格でより小さなパッケージです。
レーザー溶接コボットは、特に魅力的な価値提案を提供する。レーザー溶接固有の精度と速度を自動モーションと組み合わせることで、溶接の生産性を大幅に向上させることができます。
しかし、レーザー溶接コボットに適したタスクを特定し、うまく統合するにはどうすればよいのでしょうか？ここでは、コボットを特定し、仕様化し、運用にうまく導入するための主な検討事項を説明します。
適切なアプリケーションを見つける
コボットはどのような用途に役立つのか？
コボットは、中程度の生産量のアプリケーションに最適で、通常、1日当たり10個から100個の範囲です。このような用途には、手溶接では一貫性がない、または時間がかかるが、完全な産業用オートメーション・セットアップを正当化できないような作業がよく含まれます。
他のオートメーションと同様、コボットは、工程が部品ごとに大きく異ならない場合に最高の性能を発揮します。これは、一貫した部品寸法、再現可能な治具、予測可能な溶接経路を意味します。同じアセンブリを定期的に溶接し、一貫性と生産性を向上させたい場合は、コボットが適切なツールになる可能性があります。
しかし、だからといってレーザー溶接コボットが小ロットや単発の作業に役に立たないというわけではありません。プログラミングが比較的簡単であるため、レーザー溶接コボットは、従来の溶接ロボットでは事実上不可能な方法で、少量生産でも望ましい結果を出すことができる。
直線の溶接、円形の継ぎ目、小さな半径は、すべてコ ボットの能力の範囲内です。実際、手作業では難しい複雑な溶接も、コボットならうまくできるかもしれません。
しかし、不規則な部品やゆがんだ部品が含まれ、はめ合いが不十分な作業では、問題が生じる可能性がある。これは、レーザー溶接が一般的にアーク溶接よりも、はめあいに対する要求が高いためである。ワイヤー送給アプリケーションは多少寛容ですが、自動レーザー溶接では通常、1ミリメートル以下のギャップ・サイズが要求されます。
コボットを評価する最初のステップは、技術的な適合性と運用上のROIの両方を評価することである。工程は自動化を正当化できるほど頻繁に繰り返されるのか？溶接の品質と一貫性が問題なのか、あるいは労働力の確保が問題なのか？治具は標準化できますか？答えがイエスであれば、レーザー溶接コボットはワークフローを合理化し、従来の自動化のオーバーヘッドなしで生産高を向上させることができます。
安全への配慮
コボットは特に人間が頻繁に操作することを目的としているため、その安全要件は従来のロボットシステムとは大きく異なります。これは、特にレーザー溶接のアプリケーションで当てはまります。
レーザー溶接コボットには、開放型と閉鎖型の2つの基本構成があります。選択されたタイプは、必要な安全対策と保護具に直接影響します。
筐体一体型のクローズド・セットアップでは、コボットと溶接プロセスがキャビネットまたはセル内に完全に収納される。これらの筐体は通常インターロックされているため、ドアが開くとレーザーは自動的に停止します。
これは一般的にクラス I レーザーシステムに分類され、通常の動作条件下でレーザーが安全であり、特別な PPE が必要ないことを意味します。統合ヒュームエクストラクションも含まれており、溶接中に発生する煙や微粒子の管理に役立ちます。
開放型コボットシステムには内蔵の封じ込めがないため、レーザー定格のバリアやカーテンの背後に配置し、近くの作業員を直接または反射ビームから保護する必要がある。これらのセットアップはクラスIVレーザーシステムに分類されます。
オープンレーザー溶接コボットのセットアップでは、オペレーターは通常、パーツをロードして位置決めし、溶接サイクルを開始してから、レーザーがアクティブになっている間に後ろに下がるか、バリアの後ろに移動します。溶接中にコボットの近くに留まることは、適切なPPE（最低でもレーザー溶接用メガネ、場合によってはレーザー溶接用ヘルメットと難燃性の衣服）を着用していれば安全ですが、通常、オペレーターはコボットがサイクルを実行している間に他の作業に集中します。
コスト、生産量、特にワークフローの効率など、いくつかの要因がクローズドコボットとオープンコボットの選択に影響を与える。
スペースが限られている場合や、適切な安全プロトコルを導入する方法が不明な場合は、クローズド・コボットを使用することで、設置が大幅に簡素化され、迅速化される。
迅速な部品交換と中断のないアクセスを重視する場合、部品にアクセスするためにドアを開ける必要がある密閉型システムよりも、オープン型システムの方が好まれる場合があります。オープンシステムはまた、コボットアームの可動域を最大限に広げます。これは、大型で複雑な部品を溶接する際に重要な考慮事項です。
コボット設置計画
レーザー溶接コボットの適切な設置場所を選ぶことは、単にオープンなフロアスペースを見つけるだけではありません。成功するには、システムを生産にシームレスに統合する必要があります。
理想的には、コボットはプロセスフロー内での効率的な部品移動をサポートし、移動時間を最小限に抑え、既存のオペレーションを混乱させない場所に設置されるべきである。
レーザー溶接用コボットは比較的コンパクトで、その多くは柔軟な配置を可能にするローラー付きである。しかし、日常的な使用では、特に固定式ヒュームエクストラクションシステムに接続する場合、頻繁に移動させることは通常ありません。ユニットを固定し、効率的に操作できる場所に設置するのが最善です。
電源要件は簡単で、ほとんどのコボット・システムは標準的な120Vで動作するが、レーザー溶接ユニット自体は208V単相電源を必要とする場合がある。この場合も、安全でコンプライアンスに準拠した作業環境を確保するために、専用の排気システムが必要になる場合があります。
適切なサイズのコボットを選ぶ
適切なコボットシステムを選ぶには、適切なサイズのアームを選ぶことが重要です。小さすぎるコボットでは、単に部品に届かないだけで、溶接範囲が制限される可能性があります。大きすぎるアームは不必要なスペースを取り、コスト増につながります。
IPG LightWELDコボットシステムには、1370 mmまたは1620 mmのリーチを持つ2種類のコボットアームサイズを取り付けることができる。
まずは簡単な "リーチ・スタディ "から始めましょう。これは、部品の形状と溶接の位置をマッピングし、コボットが直線と角度の両方の可動範囲内で各関節に快適にアクセスできることを確認するものです。一部のベンダーは、システムを購入または設置する前に、デジタル環境でリーチを視覚化し、検証するのに役立つ仮想シミュレーションツールを提供しています。
また、将来的に部品やアセンブリのサイズや構成が変更された場合に備えて、将来性を考慮することも賢明です。
コボット成功のための準備
レーザー溶接コボットの主な利点の1つは、親しみやすいユーザー・インターフェースである。しかし、その使いやすさにもかかわらず、コボットとの統合は完全ではありません。
多くの場合、最も効果的なレーザー溶接コボットの新規導入は、システムの社内「所有者」を特定することから始まります。これは、単にシステムの使い方を知っているというだけでなく、その技術を支持する意欲のある業務上の人物です。
この技術所有者は、ロボット工学の専門家である必要はない。しかし、技術的な傾向があり、プログラミングと監督に責任を持つことを厭わない人でなければならない。
パーツのロードやアンロードといった基本的な操作は、通常、通常の製造スタッフが行うことができる。しかし、コボットのプログラミング、パラメーターの調整、システム性能の管理には、溶接プロセスと生産状況の両方を理解している人材が必要です。そのため、ベンダー主導のトレーニングは貴重な存在となることが多い。
IPGのようなメーカーは、コボット・システムとレーザー溶接ユニット（LightWELDなど）の両方のトレーニングを提供している。このトレーニングには、システム操作の基本に加え、コンポーネントの交換や手動モードと自動モードの切り替え時に使用する「ブルズアイ」フィクスチャーのようなツールの再較正方法が含まれます。適切なトレーニングにより、オペレーターは自信を持って新しい溶接経路を教え、サイクル時間を最適化し、一貫した品質を維持することができます。
トレーニングに時間を投資することで、単にタスクを自動化するだけではありません。むしろ、スケーラビリティと長期的な成功を支える社内の専門知識を構築するのです。
ベンダーサポート
コボットを選ぶということは、コボットベンダーを選ぶということでもあります。コボットサプライヤーが提供するサポートのレベルと質は、立ち上げと稼働の速さ、そして長期間にわたるシステムの性能に大きな違いをもたらします。
設置中も設置後も、迅速で専門的なサポートを提供するベンダーを探す。きめ細かいサービスとサポートは、社内のオートメーション専門家が限られている店舗や、厳しい生産スケジュールで運営されている店舗にとって、特に価値がある。
後方支援だけでなく、ベンダーの拡張能力も考慮してください。複数のコボット間でプログラムを簡単に移行できますか？システムと溶接プロセスの両方のトレーニングが提供されているか？本稼働前のセットアップをテストするためのシミュレーションツールは利用できますか？これらの機能は、投資を最大化し、ダウンタイムを削減するのに役立ちます。
優れたベンダーはまた、戦略的パートナーとして、冶具、プロセ スの最適化、および継続的なトレーニングに関するガイダンスを提 供する。特に、初めてオートメーショ ンを導入するユーザーにとって、知識が豊富で、積極的なベンダ ーを持つことは、導入の成功を、スケーラブルで反復可能なオートメーショ ン戦略に変えることができる。
Cobotソリューションの開始
レーザー溶接コボット・ソリューションの導入は、特に自動化やレーザー溶接の経験がない人にとっては、敷居が高く感じられるかもしれません。幸いなことに、IPG のレーザー溶接エキスパートがお手伝いします。サンプルをお送りいただくか、当社のグローバル・アプリケーション・ラボにお越しいただくか、お客様のアプリケーションについてお知らせください。
