Pengelasan Robotik Dijelaskan: Proses, Manfaat, dan Aplikasi

Pengelasan adalah proses di mana dua bahan digabungkan melalui pemanasan, pencampuran, dan kemudian pendinginan bahan dan/atau logam tambah untuk membentuk sambungan yang kuat. Dari pengelasan busar hingga pengelasan titik, robot pengelasan baru dan bekas biasanya digunakan dalam proses pengelasan di mana pengelasan yang diperlukan berulang dan kualitas serta kecepatan krusial. Pengelasan robotik adalah proses otomatis yang meningkatkan efisiensi, konsistensi, dan ROI.

Apa Itu Pengelasan Robotik?

Robot pengelasan adalah penggunaan alat mesin terprogram (robot), yang sepenuhnya mengotomatisasi proses pengelasan dengan melakukan pengelasan dan menangani bagian. Proses seperti gas metal arc welding, meskipun sering diotomatisasi, tidak setara dengan robot pengelasan, karena operator manusia terkadang menyiapkan bahan yang akan dielapkan.

Robot pengelasan umumnya digunakan untuk pengelasan titik resistensi dan pengelasan busar dalam aplikasi produksi tinggi, seperti industri otomotif.

Robot pengelasan adalah aplikasi robotika yang relatif baru, meskipun robot pertama kali diperkenalkan ke industri AS selama tahun 1960. Penggunaan robot dalam pengelasan tidak meledak sampai tahun 1980 ketika industri otomotif mulai menggunakan robot secara luas untuk pengelasan titik.

Sejak saat itu, baik jumlah robot yang digunakan di industri maupun jumlah aplikasinya telah sangat tumbuh. Pada tahun 2005, lebih dari 120.000 robot digunakan di industri Amerika Utara, setengahnya untuk pengelasan. Pertumbuhan terutama dibatasi oleh biaya peralatan yang tinggi dan keterbatasan yang enaknya pada aplikasi produksi tinggi.

Pengelasan busar robot baru mulai tumbuh cepat baru-baru ini, dan sudah menguasai sekitar 20% aplikasi robot industri. Komponen utama robot pengelasan busar adalah manipulator atau unit mekanik dan kontroler, yang bertindak sebagai “otak” robot.

Manipulator adalah yang membuat robot bergerak, dan desain sistem ini dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis umum, seperti SCARA dan robot koordinasi kartesius, yang menggunakan sistem koordinat yang berbeda untuk mengarah lengan mesin.

Robot dapat mengelap posisi yang diprogram sebelumnya, dipandu oleh visi mesin, atau dengan kombinasi kedua metode tersebut. Namun, manfaat banyak dari pengelasan robotik telah terbukti menjadi teknologi yang membantu banyak produsen peralatan asli meningkatkan akurasi, repeatabilitas, dan throughput

Teknologi pemrosesan citra tanda tangan telah dikembangkan sejak akhir tahun 1990 untuk menganalisis data listrik secara real-time yang dikumpulkan dari pengelasan robotik otomatis, sehingga memungkinkan optimisasi pengelasan.

Peralatan Pengelasan Robotik

Pengelasan robotik menggabungkan pengelasan, robotika, teknologi sensor, sistem kontrol, dan kecerdasan buatan. Komponennya meliputi perangkat lunak dengan pemrograman spesifik, peralatan pengelasan yang mengirim energi dari sumber daya pengelasan ke benda kerja, dan robot yang menggunakan peralatan untuk melakukan pengelasan.

Sensor proses robot mengukur parameter proses pengelasan dan sensor geometrisnya mengukur parameter geometris pengelasan. Dengan memperoleh dan menganalisis informasi masukan dari sensor, sistem kontrol menyesuaikan output proses pengelasan robotik berdasarkan spesifikasi prosedur pengelasan yang ditetapkan dalam program.

Tergantung pada penggunaan yang diinginkan, robot dapat berupa lengan robot atau portal robot. Biasanya, robot industri sumbu enam yang terdiri dari lengan bawah sumbu tiga dan pergelangan tangan sumbu tiga digunakan karena mereka memungkinkan ulat pengelasan dipasang di pergelangan tangan untuk mencapai semua posisi yang diperlukan untuk pengelasan tiga dimensi.

Sistem perlu diintegrasikan dengan robot, dan peralatan pengelasan perlu kompatibel dan lebih baik dirancang khusus untuk pengelasan robotik karena kemudian semua proses dapat dikontrol oleh robot.

Bagaimana Cara Kerja Pengelasan Robotik?

Saat menggunakan robot untuk proses apa pun, metode perlu disesuaikan untuk mengakomodasi otomatisasi. Hal yang sama berlaku untuk pengelasan, yang menggunakan beberapa alat yang tidak ditemukan dalam setara manualnya. Orang tidak perlu memprogram seperti para pengelasan robot.

Robot itu sendiri memiliki lengan yang dapat bergerak dalam tiga dimensi untuk tipe persegi panjang dan melalui lebih banyak bidang dengan versi bersendi. Pengumpan kawat mengirim kawat tambah ke robot saat dibutuhkan untuk pekerjaan pengelasan. Pelat panas tinggi di ujung lengan melelehkan logam untuk mengaktifkan proses pengelasan. Karena suhu mencapai ribuan derajat, menggunakan robot untuk proses ini menjaga keamanan orang.

Operator manusia yang bersertifikat masih perlu berada di dekat robot. Pekerja ini harus memiliki sertifikasi dari American Welding Society, AWS, yang bersertifikat tidak hanya untuk pengelasan manual tetapi juga operator lengan pengelasan robotik. Operator memprogram kontroler menggunakan teach pendant. Perangkat ini menyetel program baru, memindahkan lengan, dan mengubah parameter untuk proses. Untuk memulai pengelasan, operator menggunakan tombol pada kotak operasi.

Alat di lengan robot memanas untuk melelehkan logam untuk menyambungkan bagian yang diinginkan. Seperti yang dibutuhkan, pengumpan kawat memberikan lebih banyak kawat logam ke lengan dan pelat. Saat menunggu bagian berikutnya untuk dielap, lengan memindahkan pelat ke pembersih untuk membersihkan percikan logam dari lengan, yang dapat mengeras di tempat tanpa proses ini.

Karena salah satu alasan utama untuk memiliki pengelasan robotik adalah melindungi pekerja manusia, sistem otomatis ini dilengkapi dengan banyak fitur keamanan. Perlindungan busar mencegah busar panas tinggi bercampur dengan oksigen. Area tertutup melindungi operator dari suhu dan cahaya terang.

Manfaat Pengelasan Robotik

Ada beberapa keuntungan dari mengotomatisasi pabrik dengan robot pengelasan, termasuk siklus lebih cepat dan konsisten, tidak ada jeda dalam produksi, dan kualitas pengelasan yang lebih baik. Pada dasarnya, dengan menggunakan otomatisasi pengelasan robotik, proses memakan waktu lebih sedikit, dan produsen dapat mengurangi biaya tenaga kerja langsung dan keselamatan serta menghemat materi.

Sel pengelasan robotik menyediakan lingkungan kerja yang lebih aman, secara dramatis mengurangi glare busar, overspray, dan kontak langsung dengan robot dan bagian. Pengelasan robot lebih konsisten dan dapat berpindah dari satu pengelasan ke berikutnya dengan cepat, mempercepat seluruh proses.

• Menghemat Waktu: Sistem pengelasan robotik akan menyelesaikan pekerjaan dengan cepat. Baik Anda memiliki robot pengelasan baru atau bekas, mereka memiliki lebih sedikit kesalahan daripada pengelasan manual. Berbeda dengan pekerja, robot tidak memerlukan istirahat, liburan, dll. Pekerjaan Anda dapat berlanjut tanpa gangguan, 24/7. Ini pada gilirannya, akan meningkatkan throughput & produktivitas.
• Mengurangi Biaya Tenaga Langsung & Keselamatan: Biaya pengelasan manual bisa tinggi. Ini memerlukan waktu, keterampilan, dan konsentrasi. Ini juga berbahaya. Kilat, asap, percikan, dan panas membuat pengelasan manual pekerjaan yang membebani dan berbahaya. Dengan pengelasan robotik, Anda akan melindungi pekerja dan mengurangi biaya. Sistem ini menahan bahaya dan sering meningkatkan produksi. Biaya asuransi dan kecelakaan juga berkurang secara signifikan.
• Menghemat Bahan: Bahkan para pengelasan paling terampil membuat kesalahan. Namun, dengan robotik pengelasan baru dan bekas, semuanya diatur, termasuk daya dan kawat. Sistem robotik pengelasan bekas otomatis menghemat energi dengan beroperasi secara konsisten (lebih sedikit startup). Plus, pengelasan yang dibuat lebih konsisten. Akurasi sistem robot berarti ada borongan materi dan waktu yang lebih sedikit. Hemat materi Anda dan tingkatkan kualitas produk Anda pada waktu yang bersamaan!

Beberapa perusahaan beralih ke aplikasi pengelasan robotik secara bertahap, mulai dengan satu sel pengelasan dan perlahan beralih ke proses pengelasan yang sepenuhnya terotomatisasi. Robot dapat membantu ketika akses ke bagian terbatas atau sulit dijangkau. Produsen telah menciptakan desain yang memungkinkan lengan robot ramping untuk mencapai area yang lebih kecil.

Keterbatasan

Salah satu masalah saat pengelasan 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 laluan udara terkompresi, air pendingin, arus listrik, dan sinyal dalam satu unit berputar.

Unit swivel juga memungkinkan pemrograman offline karena semua kabel dan selang dapat dirute along jalur yang ditentukan dari lengan robot.

Keterbatasan lain dari pengelasan robotik:

• Pemrograman pengguna akhir yang kompleks, tidak ramah pengguna, hanya untuk spesialis
• API terbatas, membuat perubahan sederhana menjadi rumit
• Antarmuka manusia-mesin (HMI) tidak benar-benar berfungsi. Sistem memerlukan kustomisasi dan pelatihan. Sulit untuk menyesuaikan sistem pengelasan robotik.
• Tantangan konektivitas, kurangnya standar terhubung
• Menggantikan tenaga kerja manusia
• Teknologi menjadi ketinggalan zaman

Proses Pengelasan Robotik

Pengelasan memerlukan tingkat pendidikan dan keterampilan yang tinggi. Namun, jumlah pengelasan profesional tidak memenuhi kebutuhan industri. Menurut American Welding Society, pada tahun 2022, industri akan mengalami kekurangan 450.000 pengelasan. Alih-alih membiarkan proyek-proyek penting yang akan diselesaikan pekerja ini tertunda, robot dapat menutupi kesenjangan.

Robot mengotomatisasi proses, yang memastikan akurasi yang lebih tinggi, borongan lebih sedikit, dan operasi lebih cepat. Dengan berbagai mesin yang tersedia, robot dapat menyesuaikan dengan berbagai proses pengelasan termasuk busar, resistensi, titik, TIG, dan lebih banyak.

1. Pengelasan Busar

Salah satu jenis pengelasan robotik yang paling umum adalah proses busar. Dalam metode ini, busar listrik menghasilkan panas ekstrim, hingga 6.500 derajat Fahrenheit, yang melelehkan logam. Logam cair menyambungkan bagian bersama, mengeras menjadi sambungan stabil setelah pendinginan. Ketika proyek memerlukan volume besar logam yang disatukan secara akurat, pengelasan busar berfungsi sebagai aplikasi ideal.

2. Pengelasan Resistensi

Saat proyek memerlukan treatment panas atau cara untuk menurunkan biaya, robot dapat menggunakan pengelasan resistensi. Selama proses ini, arus listrik membuat kolam logam cair saat melewati dua dasar logam. Logam cair ini menyambungkan potongan logam bersama.

3. Pengelasan Titik

Beberapa bahan menahan arus listrik, mencegah mereka dari bentuk pengelasan lain. Situasi ini sering terjadi di industri otomotif untuk menyatukan bagian badan mobil. Untuk mengatasi masalah ini, pengelasan robotik menggunakan variasi pengelasan resistensi untuk menghubungkan pasang lembar logam tipis dalam satu titik.

4. Pengelasan TIG

Aplikasi pengelasan robotik yang membutuhkan tingkat presisi tinggi mungkin memerlukan pengelasan TIG. Metode ini juga dikenal sebagai gas tungsten arc welding atau GTAW. Busar listrik melewati antara elektroda tungsten dan dasar logam.

5. Pengelasan MIG

Gas metal arc welding, juga dikenal sebagai GMAW atau MIG, adalah metode yang cepat dan sederhana yang menggunakan tingkat penyetoran tinggi. Kawat bergerak terus-menerus ke ujung panas pengelasan, yang melelehkan kawat, memungkinkan sejumlah besar logam cair menetes ke dasar untuk menyambungkan dasar ke potongan lain.

6. Pengelasan Laser

Ketika proyek pengelasan memerlukan akurasi untuk volume bagian yang tinggi, pengelasan laser adalah metode penggabungan logam yang 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 baik kecepatan gas yang melewati nozzel maupun suhu.

Aplikasi Pengelasan Robotik

Dengan manfaat menghemat waktu dan produktivitas tinggi, pengelasan robotik telah menjadi penting dalam industri logam dan berat, dan terutama di industri otomotif yang menggunakan pengelasan titik dan laser.

Ini paling cocok untuk pengelasan pendek dengan permukaan lengkung dan tindakan yang berulang, dapat diprediksi yang tidak memerlukan pergeseran dan perubahan berkelanjutan dalam proses pengelasan. Dengan bantuan sumbu eksternal, robot juga cocok untuk pengelasan panjang, misalnya di industri pembuatan kapal.

Meskipun pengelasan robotik sebagian besar digunakan dalam produksi massal, di mana efisiensi dan kuantitas esensial, program dapat dibuat untuk memenuhi kebutuhan apa pun, dan robotika dapat digunakan untuk produksi yang lebih kecil dan bahkan satu kali sambil mempertahankan biaya efektivitas yang tinggi.

Pengelasan Robotik Vs. Manual

Pengelasan manual masih memiliki tempat dalam manufaktur modern. Untuk proyek di mana Anda membutuhkan ahli untuk dengan cepat mengubah gaya pengelasan yang digunakan, pengelasan manual akan menjadi pilihan terbaik Anda. Pengelasan profesional dapat dengan cepat mengubah apa yang dilakukan, tetapi robot tidak beradaptasi secepat pada situasi tidak pasti.

Karena pengelasan manual tetap merupakan proses yang banyak perusahaan masih butuhkan, para pengelasan profesional tidak akan menghilang secepat itu. Faktanya, dengan kekurangan pengelasan ahli yang disebutkan di atas, mereka yang memiliki sertifikasi akan dengan mudah menemukan pekerjaan, bahkan dengan banyak bisnis yang berinvestasi pada robot.

Menggantikan pengelasan manual dengan robot tidak akan menghentikan bisnis sertifikasi AWS. Sebagian besar operator pengelasan robot perlu memiliki sertifikasi di sisi robotika dari bidang ini, untuk yang AWS juga menawarkan sertifikasi. Memiliki ahli robotika yang tahu tentang pengelasan memastikan proyek diprogram dengan benar untuk selesai secepat dan seefisien mungkin.

Video Pengelasan Robotik