Menguasai Pengelasan Robotik: Panduan Lengkap tentang Kualitas, Efisiensi, dan Penghematan Biaya

Di industri manufaktur, perusahaan terus berusaha untuk meningkatkan kualitas dan produktivitas sambil tetap menjaga biaya rendah. Untuk melakukan perbaikan ini, perusahaan manufaktur sering kali beralih ke teknologi, dan ini terutama benar dalam kasus pengelasan.

Pengelasan, dalam bentuk paling dasarnya, adalah proses menggabungkan dua bahan melalui aplikasi panas dan tekanan. Saat orang berpikir tentang pengelasan, kata itu seringkali mengingatkan pada gambar masker pelindung dan sepasang sarung tangan tebal yang menangani obor. Sementara pengelasan manual masih memiliki tempatnya di industri, kekurangan yang semakin parah dari pengelasan profesional telah meninggalkan celah yang besar. American Welding Society memperkirakan bahwa pada tahun 2020, akan ada kekurangan 290.000 profesional pengelasan. Semakin banyak perusahaan berinvestasi dalam pengaturan pengelasan robotik.

Memasang alat pengelasan robotik memerlukan banyak pertimbangan, perencanaan dan investasi waktu dan uang yang signifikan. Namun, perusahaan yang telah menerapkan pengelasan robotik dalam prosedur mereka telah menemukan manfaat jangka panjang yang tak terhitung jumlahnya.

Jika perusahaan Anda mempertimbangkan kemungkinan menggunakan pengelasan robotik sebagai bagian dari proses manufaktur bagian Anda, berikut ini panduan lengkap tentang apa yang perlu Anda ketahui tentang proses, sejarah dan manfaatnya.

Apa Itu Pengelasan Robotik?

Pengelasan robotik, juga disebut pengelasan otomatis, adalah proses otomatis menggunakan alat mekanis yang dapat diprogram untuk mengelas dan menangani bagian. Aplikasi robotika yang relatif baru ini telah mengisi celah yang ditinggalkan oleh kekurangan yang semakin parah dari profesional pengelasan, secara efektif mengambil alih sebagian besar pekerjaan pengelasan di industri Amerika Utara.

Berapa Lama Pengelasan Robotik Telah Ada?

Sejarah pengelasan robotik sangat terselarut dalam sejarah robot industri secara umum, yang kembali ke pertengahan abad ke-20^th.

Robot pertama yang dapat diprogram ditemukan pada tahun 1954 oleh George Devol, dan Devol segera mengikuti temuan ini dengan pendirian perusahaan robot pertama di dunia, Unimation. Dengan perusahaan baru ini, Devol dan rekan-rekannya menciptakan robot industri pertama. Model, disebut Unimate, digunakan di pabrik mobil General Motors di New Jersey, melakukan las titik dan mengekstrak cetakan logam. Setelah perkenalan positif ini, konsep robot industri menyebar ke seluruh penjuru dunia dalam waktu satu dekade.

Dari model awal ini, robot industri terus meningkat. Pada tahun 1978, Unimation, yang didanai oleh General Motors, menciptakan Mesin Pemrakarsa Universal yang Dapat Diprogram, disebut PUMA untuk singkat. Banyak lab masih menggunakan versi ini hingga hari ini.

Industri terus berkembang, meledak pada awal tahun 80-an. Selama tahun-tahun ini, industri robot industri berkembang begitu cepat sehingga robot atau perusahaan baru memasuki pasar setiap bulan, meningkatkan kompetisi dan inovasi secara signifikan. Dalam dekade ini, lengan robot ditingkatkan untuk memiliki mobilitas dan kontrol yang lebih.

Proses terus meningkat selama tahun 90-an, dengan kontrol elektronik meningkat hingga titik di mana beberapa robot dapat dikontrol dan dikoordinir secara serentak. Antarmuka operator juga ditingkatkan, dan desain robot disederhanakan dan disederhanakan untuk memberikan lebih banyak akses untuk perawatan dan perbaikan.

Kemajuan teknologi terus meningkatkan fungsionalitas robot industri hingga hari ini, hanya terbatas oleh biaya peralatan dan penelitian.

Bagaimana Cara Kerja Robot Pengelasan?

Unit pengelasan robot, juga disebut sel pengelasan robot, terdiri dari beberapa komponen yang bekerja sama untuk mengelas potongan. Komponen-komponen ini termasuk yang secara aktif terlibat dalam pengelasan, serta aksesori dan fitur keselamatan untuk memastikan operasi yang lancar dari sel.

Berikut adalah komponen paling dasar dari sel pengelasan robot, semuanya penting untuk proses pengelasan robotik:

• Pemasok Kabel: Ini memindahkan kabel isian ke dalam robot dengan laju yang diprogram. Kabel isian ini sering digunakan untuk menambahkan materi ke las untuk mendukung sendi.
• Robot Pengelasan: Ini mencakup robot dan alat di ujung lengan, biasanya obor atau manipulator lain. Robot ini tersedia dalam dua jenis: robot artikulasi dan robot linier. Robot linier dapat memindahkan lengan utamanya ke tiga arah dan memutar pergelangan tangan di ujung lengan. Robot artikulasi memiliki sendi berputar — ini memungkinkan lebih banyak kebebasan gerakan dan rentang gerakan di luar tiga dimensi.
• Pembersih Kabel: Pembersih digunakan untuk menghilangkan sollet dari obor antara siklus kerja, memperpanjang umur peralatan.
• Obor: Obor menggunakan daya yang mengalir ke elektroda untuk memanaskan dan menggabungkan logam bersama. Unit pengelasan busur juga memiliki aparatur pelindung busur yang termasuk dalam obor. Juga, unit pendingin udara atau air biasanya termasuk.
• Da Kerja: Ini adalah tempat di mana bagian ditempatkan dan ditempati untuk robot mengelas. Pegangan memegang bagian di tempatnya saat robot menyelesaikan lasnya.
• Pengontrol: Komponen ini secara efektif adalah “otak” dari sel pengelasan, menyediakan daya dan instruksi ke robot menggunakan program yang tersimpan.
• Pengajar Tali: Antarmuka gangan ini memungkinkan operator untuk mengatur parameter pengelasan, memindahkan robot secara manual dan memasukkan program baru.
• Sumber Daya Pengelasan: Ini menyediakan daya ke obor pengelasan. Ini akan bervariasi dalam ukuran dan kinerja tergantung pada persyaratan bagian yang dielas. Sumber daya sedikit bervariasi tergantung apakah sel adalah unit pengelasan busur atau unit pengelasan titik.
• Lampu Tumpukan: Lampu ini menunjukkan apa yang sedang dilakukan sel pada setiap waktu. Secara umum, lampu merah menunjukkan penyesuaian darurat, lampu oranye berarti robot sedang diprogram dan hijau berarti sel berjalan secara otomatis.
• Kotak Operasi: Kotak ini berisi kontrol untuk memulai dan menghentikan sel, dan berisi tombol untuk setiap fungsi, termasuk tombol restart untuk mereset sel setelah gangguan telah teratasi.
• Fitur Keselamatan: Sebagian besar mesin pengelasan robotik akan menyertakan fitur keselamatan untuk mencegah kerugian bagi pekerja dan operator. Ini termasuk pagar, pelindung busur, pintu akses dan fitur lainnya untuk mengurangi paparan pekerja terhadap cahaya berbahaya, asap dan gerakan saat sel bekerja.

Program diinput melalui pengajar tali dan disimpan ke pengontrol, yang memberi tahu robot apa yang harus dilakukan. Program ini memindahkan robot pengelasan dan memanipulasi obor di ujung lengannya, menempatkannya tepat di mana ia perlu berada pada setiap titik. Obor memanaskan, menggunakan sumber daya untuk menghasilkan cukup panas dalam logam untuk menggabungkan bagian bersama secara permanen. Pemasok kabel memberikan bahan tambahan ke lengan robot untuk melakukan ini. Di antara bagian, lengan memindahkan obor ke pembersih kabel untuk menghilangkan sollet apa pun.

Apa Itu Proses Pengelasan Robotik?

Alur kerja sel pengelasan robotik terdiri dari serangkaian langkah yang dipantau dengan ketat. Langkah-langkah ini adalah:

1. Letakkan bagian ke dalam pegangan dan kencangkan secara aman ke tempat.

2. Pilih program yang sesuai dari pengontrol. Sebaliknya, jika program yang sesuai tidak tersedia, program pengontrol menggunakan pengajar tali.

3. Tekan tombol mulai di pengontrol untuk memulai pekerjaan.

4. Saat bagian pertama dikerjakan, pindahkan bagian kedua ke stasiun pemuatan yang sesuai.

5. Saat pengelasan dimulai di stasiun kerja pertama, mulai menyiapkan stasiun kerja kedua.

6. Saat pengelasan selesai, pekerjaan akan dimulai di stasiun kedua.

7. Kumpulkan bagian yang selesai dari stasiun 1 dan muat ulang stasiun kerja untuk siklus berikutnya.

Fungsi spesifik dan kompleksitas bervariasi tergantung pada sel pengelasan robotik tertentu yang digunakan, tetapi sebagian besar akan mengikuti prosedur umum ini.

Bagaimana Robot Digunakan dalam Industri Pengelasan?

Pengelasan robotik mencakup 29% dari semua aplikasi robot di industri, hanya kalah dari penanganan materi robotik. Pengelasan otomatis paling umum digunakan di industri manufaktur dan teknik untuk meningkatkan efisiensi perusahaan dan laboratorium.

Paling umum, mereka digunakan untuk pengelasan titik resistensi dan pengelasan busur untuk kuantitas produk yang tinggi. Dua proses ini dijelaskan secara detail di bawah ini:

Pengelasan Titik Resistensi

Pengelasan resistensi robotik adalah cara hemat biaya untuk mengelas dua lembar logam bersama di satu titik, atau titik. Jenis pengelasan ini sering dilihat di industri manufaktur mobil, di mana digunakan untuk mengelas logam lembar menjadi bentuk mobil. Banyak pengelasan titik di industri mobil adalah robotik dan dapat dilihat bekerja pada garis perakitan mobil.

Proses pengelasan titik bekerja dengan menerapkan dua elektroda logam campuran tembaga pada bagian yang digabungkan dan melewatkan arus melalui bahan. Arus memanaskan logam dan menyebabkan meleleh, membentuk kolam di antara bagian di titik yang diterapkan. Setelah pendingin, bagian bergabung bersama.

Robot pengelasan ideal untuk aplikasi ini karena mampu menempatkan beberapa las titik dengan akurasi dan efisiensi yang ekstrim.

Pengelasan Busur

Pengelasan busur robotik telah berkembang sebagai industri baru-baru ini, tetapi segera mengejar pengelasan titik sebagai metode pengelasan robotik yang paling populer. Proses menggunakan sumber daya untuk menghasilkan busur listrik di antara elektroda yang dipasang pada obor dan logam. Busur ini menghasilkan suhu sekitar 6.500 derajat Fahrenheit di ujung obor. Ini memanaskan logam, menghasilkan kolam logam leleh di bawah obor yang membeku setelah pendingin. Setelah pendingin, bagian bergabung secara permanen.

Karena suhu ekstrim yang dihasilkan, logam yang terlibat dalam proses ini sering kali bereaksi kimiawi dengan oksigen dan nitrogen di udara sekitar. Ini dapat menanggulangi integritas sendi las. Untuk alasan ini, banyak proses pengelasan busur melibatkan proses yang disebut pelindung busur. Proses ini melapisi busur dan logam leleh dengan pelindung gas atau uap, meminimalkan kontak antara logam leleh dan udara sekitar.

Panas ekstrim dan reaksi kimia yang terlibat dalam pengelasan busur membuatnya aplikasi yang sempurna untuk robotika, karena ini mengurangi paparan pekerja dan operator terhadap risiko ini.

Apa Keuntungan Pengelasan Robotik?

Menerapkan pengaturan pengelasan robotik memerlukan investasi waktu dan dana yang signifikan. Namun, manfaat sistem jauh melebihi manfaat pengelasan tradisional, dan biaya sistem dengan cepat dikembalikan dalam produktivitas yang meningkat, kualitas yang ditingkatkan dan pemborosan yang dikurangi.

Tim pengelasan di seluruh Amerika Serikat mendapat manfaat dari pengelasan robotik karena manfaat berikut:

Produksi yang Meningkat

Sistem pengelasan robotik menyelesaikan pekerjaan dengan cepat dan efisien, membuat lebih sedikit kesalahan daripada rekan-rekan manusia sambil meningkatkan kecepatan produksi dengan luar biasa. Selain itu, robot dapat bekerja 24/7, tidak seperti pekerja manusia yang membutuhkan tidur, istirahat dan liburan. Operator manusia biasanya memiliki waktu las busur kurang dari 50%, dan persentase waktu aktif manusia menurun saat kelelahan terjadi lebih lanjut dalam ganti. Robot, di sisi lain, memiliki waktu las busur 75%-80%. Angka ini naik menjadi 95% untuk bagian dengan jalur yang lebih panjang.

Kualitas dan Konsistensi yang Ditingkatkan

Sistem otomatis menciptakan hasil las yang konsisten dengan akurasi yang sangat ketat, menempatkan las yang sama berkualitas pada tempat yang sama berulang kali tanpa lelah. Presisi sistem ini juga mengurangi sollet, resulting in jalur yang lebih rapi. Ini tidak menghilangkan kesalahan dan cacat, namun — peralatan yang malfungsi atau rusak atau pemrograman yang salah keduanya dapat menghasilkan cacat produk. Untungnya, kedua masalah ini dapat dicegah oleh teknisi pengelasan robotik yang bersertifikat.

Hemat Energi

Sistem pengelasan otomatis menghemat energi dengan berjalan secara konsisten, memotong energi yang mahal untuk memulai. Selain itu, robot tidak melas berlebihan dan mengurangi kebutuhan akan las korektif, memotong pengeluaran energi.

Sisa yang Berkurang

Kesalahan manusia selalu mungkin, bahkan dengan pengelasan yang paling terampil. Namun, setiap gerakan yang dilakukan robot pengelasan direncanakan dan diotomatisasi, mengurangi kesalahan dan, oleh karena itu, mengurangi jumlah bagian yang dibuang. Pada pekerjaan bernilai tinggi, ini bisa menjadi faktor krusial untuk tetap dalam anggaran.

Buangan yang Dikurangi

Bahan konsumsi adalah sumber pemborosan lainnya. Bahan konsumsi mencakup nozel dan komponen lain dengan umur yang relatif pendek yang diganti setelah sejumlah penggunaan. Unit pengelasan robotik meningkatkan kecepatan pengelasan dan meminimalkan penggunaan energi berlebihan, memperpanjang umur setiap komponen bahan konsumsi. Ini berarti bahan konsumsi baru dibeli dengan kurang sering, menghemat biaya.

Return on Investment

Sebagian besar perusahaan akan menemukan bahwa untuk proyek yang lebih besar, efisiensi, akurasi dan penghematan biaya dari pengelasan robotik – lebih dari menutupi biaya pengaturan awal saat bekerja dengan perusahaan pembuatan logam.

Kombinasi kecepatan yang lebih besar, las berkualitas lebih tinggi dan sisa yang berkurang semua berkontribusi pada return on investment yang cepat ini. Return ini meningkat lebih lanjut ketika Anda mempertimbangkan biaya energi yang dikurangi dan peluang yang diminimalkan untuk melas berlebihan. Beralih ke proses pengelasan robotik dapat membantu menghemat perusahaan secara signifikan dalam biaya keseluruhan.

Untuk menghitung return on investment yang mendekati, perusahaan dapat menilai waktu siklus bagian saat ini dan membandingkannya dengan waktu siklus potensial untuk pengaturan pengelasan robotik. Penghematan lain dalam pemborosan, tenaga kerja dan energi dapat dikaitkan ke perkiraan juga untuk angka yang lebih akurat.

Bagaimana Memilih Produsen Kontrakan dengan Pengaturan Pengelasan Robotik Berkualitas Tinggi?

Produsen kontrakan yang baik tidak hanya berinvestasi dalam profesional yang terlatih tinggi, tetapi juga dalam pengaturan pengelasan robotik yang menyediakan kualitas dan nilai terbaik dengan memantau tongkat MIG dan bahan konsumsi dan mencari periferal yang sesuai untuk mesin:

Tongkat MIG

Tongkat MIG harus dipilih dengan hati-hati untuk cocok dengan kebutuhan model tertentu yang digunakan dalam pengaturan pengelasan robotik. Perusahaan harus memilih tongkat MIG dengan daya listrik dan kapasitas pendingin yang tepat untuk aplikasi. Daya listrik atau pendingin yang tidak memadai dapat menyebabkan mesin gagal, sementara membeli tongkat dengan kapasitas daya listrik lebih dari yang diperlukan adalah pemborosan uang, karena harga tongkat MIG robotik secara proporsional dengan daya listrik yang ditawarkannya.

Bahan Konsumsi

Bahan konsumsi, seperti ujung kontak, nozel, kepala penahan dan liner, juga harus dipilih dan dikelola dengan hati-hati. Berbagai nozel dan ujung kontak harus dipilih untuk aplikasi yang berbeda — bahan konsumsi beban standar harus digunakan untuk aplikasi daya listrik rendah atau aplikasi dengan waktu busur pendek, sementara bahan konsumsi beban berat, yang lebih mahal dari versi standar, harus digunakan untuk aplikasi daya listrik tinggi atau waktu busur tinggi untuk mengurangi waktu henti yang diperlukan untuk menggantinya.

Periferal

Periferal adalah setiap potongan peralatan tambahan yang dapat diintegrasikan ke dalam sistem pengelasan robotik. Menggunakan jenis periferal yang tepat dapat memaksimalkan kinerja pengaturan. Meskipun periferal datang dengan biaya awal, mereka dapat meningkatkan return on investment dari robot pengelasan dengan meningkatkan kinerja pengaturan, meningkatkan umur bahan konsumsi dan mengurangi kemungkinan cacat pengelasan.

Beberapa periferal yang potensial membantu termasuk:

• Stasiun Pembersih Nozel: Juga disebut sebagai reamer atau pembersih sollet. Periferal ini membersihkan nozel dari kotoran, puing dan sollet selama lalulintas rutin dalam operasi pengelasan. Ini membantu mencegah kehindaran cakupan yang dapat menyebabkan cacat dan pengolahan ulang las. Ini juga memperpanjang umur bahan konsumsi, mengurangi frekuensi pergantian.
• Penyemprotan Anti-Sollet: Periferal ini memperpanjang umur bahan konsumsi dengan menambahkan senyawa anti-sollet pada bahan konsumsi yang bertindak sebagai penghalang pelindung. Seperti stasiun pembersih nozel, ini mencegah kehindaran cakupan dan mengurangi frekuensi pergantian bahan konsumsi.
• Pemotong Kabel: Untuk robot pengelasan busur, unit membutuhkan kabel yang meluas saat busur dimulai. Pemotong kabel memotong kabel pengelasan ke panjang yang ditentukan, menghilangkan ketidakkonsistenan panjang dan kualitas kabel. Ini menghasilkan awal busur yang lebih andal dan las yang lebih konsisten.
• Pemasang Lengan: Untuk pengaturan tertentu, tabrakan adalah risiko yang harus dipertimbangkan. Untuk robot dengan perangkat lunak deteksi tabrakan, pemasang lengan yang kokoh diperlukan untuk melindungi peralatan dengan mempertahankannya di tempat saat robot mendeteksi tabrakan dan mematikan.
• Kopling: Untuk robot tanpa deteksi tabrakan, kopling diperlukan untuk melindungi peralatan dari tabrakan. Kopling mengenali dampak fisik dari tabrakan dan mengirim sinyal listrik ke pengontrol robot yang menyebabkan sistem berhenti, mencegah kerusakan lebih lanjut.

Semua periferal ini dapat membantu dalam perlindungan dan meningkatkan produktivitas peralatan pengelasan robotik.

Siapa yang Harus Mengoperasikan Unit Pengelasan Robotik?

Pengelasan robotik memerlukan supervisi dan perawatan yang konstan oleh operator yang terlatih. Jika tidak ada dalam pool bakat perusahaan saat ini yang memiliki pengalaman pengelasan robotik sebelumnya, maka untuk kepentingan terbaik perusahaan untuk menyewa perusahaan pembuatan logam dengan operator unit pengelasan robotik yang bersertifikat di staf.

Teknisi yang terlatih akan dapat memaksimalkan waktu aktif pada proyek, dengan menjadwalkan dan melakukan perawatan pencegahan rutin pada sistem. Ini membantu meminimalkan waktu henti yang tidak perlu dan memastikan sistem berjalan lancar — semua manfaat yang diteruskan ke proyek Anda.

Menyewa produsen kontrakan dengan teknisi pengelasan robotik yang bersertifikat mungkin menjadi metode yang lebih hemat biaya. Sangat sedikit perusahaan yang spesialis dalam pengelasan robotik, terutama di Amerika Serikat, dengan staf profesional yang terlatih tinggi yang tahu tepat cara bekerja dengan sel pengelasan robotik untuk menghasilkan hasil terbaik untuk produk Anda. Fairlawn Tool, Inc. adalah salah satu perusahaan ini, menyediakan layanan pengelasan robotik berkualitas kepada pelanggan kami oleh tim pengelasan yang bersertifikat AWS.

Di Fairlawn Tool, Inc., kami menganggap pengelasan robotik sebagai bagian integral dari proses produksi kami untuk membantu mengurangi biaya keseluruhan bagi pelanggan kami, membantu Anda mendapatkan produk berkualitas tertinggi dengan biaya terendah. Selain itu, kami juga dengan bangga menawarkan layanan pengelasan manual yang cocok untuk pesanan komersial skala kecil dan sangat kustom. Dalam banyak kasus, pengelasan manual dapat digabungkan dengan pengelasan robotik untuk mendapatkan yang terbaik dari kedua pendekatan. Kami bangga dengan kualitas yang konsisten, tidak seberapa besar proyek manufaktur, karena kami ingin memastikan setiap unit melebihi harapan Anda.

Fairlawn Tool adalah produsen kontrakan layak penuh untuk semua kebutuhan pembuatan logam Anda. Dengan menangani setiap bagian proses secara internal dari lokasi pabrik kami di Maryland, kami dapat memastikan tingkat kualitas tertinggi dengan harga yang kompetitif. Kami selalu senang membantu menjawab pertanyaan apa pun dan berkonsultasi tentang pendekatan terbaik untuk perusahaan Anda.

Hubungi kami hari ini untuk berbicara dengan kami tentang proyek pembuatan logam mendatang Anda.