Pengelasan adalah proses di mana dua bahan menyatu bersama melalui pemanasan, pencampuran, dan kemudian pendinginan bahan dan/atau pengisi untuk membentuk sambungan yang kuat. Dari pengelasan busur hingga pengelasan titik, robot pengelasan baru dan bekas biasanya digunakan dalam proses pengelasan di mana pengelasan yang diperlukan berulang dan kualitas serta kecepatan sangat penting. Pengelasan robot adalah proses otomatis yang meningkatkan efisiensi, konsistensi, dan ROI.
Apa itu Pengelasan Robot?
Pengelasan robot adalah penggunaan alat yang dapat diprogram secara mekanis (robot), yang sepenuhnya mengotomatiskan proses pengelasan dengan melakukan pengelasan dan menangani bagiannya. Proses seperti pengelasan busur logam gas, meskipun sering otomatis, tidak selalu setara dengan pengelasan robot, karena terkadang operator manusia menyiapkan bahan yang akan dilas.
Pengelasan robot biasanya digunakan untuk pengelasan titik resistansi dan pengelasan busur dalam aplikasi produksi tinggi, seperti industri otomotif.
Pengelasan robot adalah aplikasi robotika yang relatif baru, meskipun robot pertama kali diperkenalkan ke industri AS selama tahun 1960-an. Penggunaan robot dalam pengelasan baru dimulai pada tahun 1980-an ketika industri otomotif mulai menggunakan robot secara ekstensif untuk pengelasan titik.
Sejak itu, jumlah robot yang digunakan dalam industri dan jumlah aplikasinya telah berkembang pesat. Pada tahun 2005, lebih dari 120.000 robot digunakan di industri Amerika Utara, sekitar setengahnya untuk pengelasan. Pertumbuhan terutama dibatasi oleh biaya peralatan yang tinggi dan pembatasan yang dihasilkan untuk aplikasi produksi tinggi.
Pengelasan busur robot mulai berkembang pesat baru-baru ini, dan sudah menguasai sekitar 20% aplikasi robot industri. Komponen utama robot las busur adalah manipulator atau unit mekanis dan pengontrol, yang bertindak sebagai “otak” robot.
Manipulator inilah yang membuat robot bergerak, dan desain sistem ini dapat dikategorikan ke dalam beberapa tipe umum, seperti SCARA dan robot koordinat kartesius, yang menggunakan sistem koordinat berbeda untuk mengarahkan lengan mesin.
Robot dapat mengelas posisi yang telah diprogram sebelumnya, dipandu oleh penglihatan mesin, atau dengan kombinasi kedua metode tersebut. Namun, banyak manfaat pengelasan robotik telah terbukti menjadikannya teknologi yang membantu banyak produsen peralatan asli meningkatkan akurasi, pengulangan, dan hasil
Teknologi pemrosesan gambar tanda tangan telah dikembangkan sejak akhir 1990-an untuk menganalisis data listrik secara real-time yang dikumpulkan dari pengelasan robotik otomatis, sehingga memungkinkan optimalisasi pengelasan.
Peralatan Pengelasan Robot
Pengelasan robotik menggabungkan pengelasan, robotika, teknologi sensor, sistem kontrol, dan kecerdasan buatan. Komponen tersebut meliputi perangkat lunak dengan pemrograman tertentu, peralatan las yang menyalurkan energi dari sumber daya las ke benda kerja, dan robot yang menggunakan peralatan untuk melakukan pengelasan.
Sensor proses robot mengukur parameter proses pengelasan dan sensor geometrisnya mengukur parameter geometri las. Dengan memperoleh dan menganalisis informasi input dari sensor, sistem kontrol mengadaptasi output dari proses pengelasan robot berdasarkan spesifikasi prosedur pengelasan yang ditentukan dalam program.
Tergantung pada penggunaan yang dimaksudkan, robot dapat berupa lengan robot atau portal robot. Biasanya, robot industri enam sumbu yang terdiri dari lengan bawah tiga sumbu dan pergelangan tangan tiga sumbu digunakan karena memungkinkan obor las dipasang di pergelangan tangan untuk mencapai semua posisi yang diperlukan untuk pengelasan tiga dimensi.
Sistem perlu diintegrasikan dengan robot, dan peralatan las harus kompatibel dengan dan sebaiknya dirancang khusus untuk pengelasan robot karena dengan demikian, semua proses dapat dikendalikan oleh robot.
Cara Kerja Pengelasan Robotik ?
Saat menggunakan robot untuk proses apa pun, metode ini memerlukan perubahan untuk mengakomodasi otomatisasi. Hal yang sama berlaku untuk pengelasan, yang menggunakan beberapa alat yang tidak ditemukan dalam persamaan manualnya. Orang tidak perlu memprogram seperti yang dilakukan tukang las robot.
Robot itu sendiri memiliki lengan yang dapat bergerak dalam tiga dimensi untuk tipe bujursangkar dan melalui lebih banyak bidang dengan versi artikulasi. Pengumpan kawat mengirimkan kawat pengisi ke robot saat dibutuhkan untuk pekerjaan pengelasan. Sebuah obor panas tinggi di ujung lengan melelehkan logam untuk memungkinkan proses pengelasan. Karena suhu mencapai ribuan derajat, menggunakan robot untuk proses ini membuat orang lebih aman.
Operator manusia bersertifikat masih harus tetap dekat dengan robot. Para pekerja ini harus memiliki sertifikasi dari American Welding Society, AWS, yang mensertifikasi tidak hanya tukang las manual tetapi juga operator lengan las robot. Operator memprogram pengontrol menggunakan liontin pengajaran. Perangkat ini mengatur program baru, menggerakkan lengan, dan mengubah parameter untuk proses. Untuk memulai pengelasan, operator menggunakan tombol pada kotak operasi.
Alat di lengan robot memanas untuk melelehkan logam untuk menggabungkan potongan-potongan yang diinginkan. Sesuai kebutuhan, pengumpan kawat mengirimkan lebih banyak kawat logam ke lengan dan obor. Saat menunggu bagian berikutnya untuk dilas, lengan memindahkan obor ke pembersih untuk membersihkan cipratan logam dari lengan, yang dapat mengeras di tempatnya tanpa proses ini.
Karena salah satu alasan utama memiliki robot tukang las adalah untuk melindungi pekerja manusia, sistem otomatis ini dilengkapi dengan berbagai fitur keselamatan. Pelindung busur mencegah busur panas tinggi bercampur dengan oksigen. Area tertutup melindungi operator dari suhu dan cahaya terang.
Manfaat Pengelasan Robotik
Ada beberapa keuntungan untuk mengotomatisasi pabrik dengan robot las, termasuk waktu siklus yang lebih cepat dan konsisten, tidak ada jeda dalam produksi, dan kualitas las yang lebih baik. Pada dasarnya, dengan menggunakan otomatisasi robot pengelasan, prosesnya memakan waktu lebih sedikit, dan produsen dapat memangkas biaya tenaga kerja langsung dan keselamatan serta menghemat bahan.
Sel las robot memberikan lingkungan kerja yang lebih aman, secara dramatis mengurangi silau busur, semprotan berlebih, dan kontak langsung dengan robot dan komponen. Tukang las robot lebih konsisten dan dapat berpindah dari satu lasan ke lasan berikutnya dengan cepat, sehingga mempercepat seluruh proses.
Menghabiskan Lebih Sedikit Waktu :Sistem pengelasan robot akan menyelesaikan pekerjaan dengan cepat. Apakah Anda memiliki robot las baru atau bekas, mereka memiliki lebih sedikit kesalahan daripada pengelasan manual. Tidak seperti buruh, robot tidak memerlukan istirahat, liburan, dll. Pekerjaan Anda dapat berlanjut tanpa gangguan, 24/7. Hal ini pada gilirannya akan meningkatkan throughput &produktivitas Anda.
Memotong Biaya Tenaga Kerja Langsung &Keamanan: Biaya pengelasan manual bisa sangat mahal. Ini membutuhkan waktu, keterampilan, dan konsentrasi. Hal ini juga berbahaya. Flash, asap, percikan api, dan panas membuat pengelasan manual menjadi pekerjaan yang melelahkan dan berbahaya. Dengan pengelasan robot, Anda akan melindungi pekerja dan mengurangi biaya. Sistem ini menanggung bahaya dan sering meningkatkan produksi. Asuransi dan biaya terkait kecelakaan juga sangat berkurang.
Menghemat Bahan: Bahkan tukang las yang paling terampil pun membuat kesalahan. Namun, dengan robotika las baru dan bekas, semuanya diatur, termasuk daya dan kawat. Sistem robot las bekas otomatis menghemat energi dengan berjalan secara konsisten (lebih sedikit start-up). Plus, lasan yang dibuat lebih konsisten. Keakuratan sistem robot berarti lebih sedikit bahan dan waktu yang terbuang. Hemat bahan Anda dan tingkatkan kualitas produk Anda secara bersamaan!
Beberapa perusahaan beralih ke aplikasi pengelasan robot secara bertahap, dimulai dengan sel pengelasan tunggal dan perlahan-lahan beralih ke proses pengelasan yang sepenuhnya otomatis. Robot dapat membantu ketika akses ke bagian terbatas atau sulit dijangkau. Produsen telah menciptakan desain yang memungkinkan lengan robot ramping menjangkau area yang lebih kecil.
Batasan
Salah satu masalah saat mengelas dengan robot adalah kabel dan selang yang digunakan untuk arus dan udara, dll., cenderung membatasi kapasitas pergerakan pergelangan tangan robot.
Solusi untuk masalah ini adalah swivel, yang memungkinkan lewatnya udara terkompresi, air pendingin, arus listrik, dan sinyal dalam satu unit yang berputar.
Unit putar juga memungkinkan pemrograman off-line karena semua kabel dan selang dapat dirutekan di sepanjang jalur lengan robot yang ditentukan.
Batasan lain dari pengelasan robotik:
Pemrograman pengguna akhir yang kompleks, tidak ramah pengguna, hanya untuk spesialis
API terbatas, membuat perubahan sederhana menjadi rumit
Antarmuka mesin manusia (HMI) tidak benar-benar berfungsi. Sistem memerlukan penyesuaian dan pelatihan. Sulit untuk menyesuaikan sistem pengelasan robot.
Tantangan konektivitas, kurangnya standar yang dapat dihubungkan
Menggantikan tenaga manusia
Teknologi sudah ketinggalan zaman
Proses Pengelasan Robotik
Pengelasan membutuhkan tingkat pendidikan dan keterampilan yang tinggi. Namun, jumlah tukang las profesional tidak memenuhi kebutuhan industri. Menurut American Welding Society, pada tahun 2022, industri akan mengalami kekurangan 450.000 tukang las. Alih-alih membiarkan proyek penting, para pekerja ini akan ketinggalan, robot dapat mengambil alih.
Robot mengotomatiskan proses, yang memastikan akurasi yang lebih tinggi, lebih sedikit limbah, dan operasi yang lebih cepat. Dengan berbagai mesin yang tersedia, robot beradaptasi dengan berbagai macam proses pengelasan termasuk busur, hambatan, titik, TIG, dan banyak lagi.
1. Pengelasan Busur
Salah satu jenis pengelasan robotik yang paling umum adalah proses busur. Dalam metode ini, busur listrik menghasilkan panas yang ekstrem, hingga 6.500 derajat Fahrenheit, yang melelehkan logam. Logam cair menyatukan bagian-bagian, memadat menjadi sambungan yang stabil setelah pendinginan. Ketika sebuah proyek membutuhkan sejumlah besar logam yang digabungkan secara akurat, pengelasan busur berfungsi sebagai aplikasi yang ideal.
2. Pengelasan Tahanan
Ketika proyek membutuhkan perlakuan panas atau cara untuk menurunkan biaya, robot dapat menggunakan pengelasan resistansi. Selama proses ini, arus listrik menciptakan kumpulan logam cair saat melewati antara dua dasar logam. Logam cair ini menyatukan potongan-potongan logam.
3. Pengelasan Titik
Beberapa bahan menahan arus listrik, menghalangi mereka dari bentuk pengelasan lainnya. Situasi ini sering terjadi dalam industri otomotif untuk penyambungan bagian-bagian dari bodi mobil. Untuk mengatasi masalah ini, robot las menggunakan variasi pengelasan resistansi untuk menyambungkan sepasang lembaran logam tipis di satu titik.
4. Pengelasan Tig
Aplikasi pengelasan robot yang membutuhkan tingkat presisi tinggi mungkin memerlukan pengelasan TIG. Metode ini juga dikenal dengan istilah gas tungsten arc welding atau GTAW. Busur listrik melewati antara elektroda tungsten dan dasar logam.
5. Pengelasan Mig
Pengelasan busur logam gas, juga dikenal sebagai GMAW atau MIG, adalah metode cepat dan mudah yang menggunakan deposisi tingkat tinggi. Sebuah kawat bergerak terus menerus ke ujung tukang las yang dipanaskan, yang melelehkan kawat, memungkinkan sejumlah besar logam cair menetes ke alas untuk menyambungkan alas ke bagian lain.
6. Pengelasan Laser
Ketika proyek pengelasan membutuhkan akurasi untuk volume suku cadang yang tinggi, pengelasan laser adalah metode penyambungan logam yang lebih disukai. Bagian kecil, seperti perhiasan atau komponen medis sering menggunakan pengelasan laser.
7. Pengelasan Plasma
Pengelasan plasma menawarkan tingkat fleksibilitas yang paling signifikan karena operator dapat dengan mudah mengubah kecepatan gas yang melewati nozzle dan suhu.
Aplikasi Pengelasan Robot
Karena manfaatnya yang menghemat waktu dan produktivitas yang tinggi, pengelasan robotik menjadi penting dalam industri logam dan berat, dan khususnya dalam industri otomotif yang menggunakan pengelasan spot dan laser.
Ini paling cocok untuk las pendek dengan permukaan melengkung dan tindakan berulang yang dapat diprediksi yang tidak memerlukan pergeseran dan perubahan terus menerus dalam proses pengelasan. Dengan bantuan sumbu eksternal, robot ini juga cocok untuk pengelasan panjang, misalnya di industri pembuatan kapal.
Meskipun pengelasan robotik sebagian besar digunakan dalam produksi massal, di mana efisiensi dan kuantitas sangat penting, program dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan apa pun, dan robotika dapat digunakan untuk produksi yang lebih kecil dan bahkan satu kali sambil mempertahankan efektivitas biaya yang tinggi.
Robot Vs. Pengelasan Manual
Pengelasan manual masih memiliki tempat di manufaktur modern. Untuk proyek di mana Anda membutuhkan seorang ahli untuk mengubah gaya pengelasan yang digunakan dengan cepat, pengelasan manual akan menjadi pilihan terbaik Anda. Seorang tukang las profesional dapat segera mengubah apa yang dia lakukan, tetapi robot tidak beradaptasi dengan cepat pada situasi yang tidak pasti.
Karena pengelasan manual tetap menjadi proses yang masih dibutuhkan banyak perusahaan, tukang las profesional tidak akan hilang dalam waktu dekat. Faktanya, dengan kekurangan tukang las ahli yang disebutkan di atas, mereka yang memegang sertifikasi akan dengan mudah menemukan pekerjaan, bahkan dengan banyak bisnis yang berinvestasi dalam robot.
Mengganti tukang las manual dengan robot tidak akan membuat AWS keluar dari bisnis sertifikasinya. Sebagian besar operator robot welder perlu memiliki sertifikasi di bidang robotika, yang juga ditawarkan oleh AWS. Memiliki ahli robotika yang tahu tentang pengelasan memastikan proyek diprogram dengan benar untuk diselesaikan secepat dan seefektif mungkin dari segi biaya.
