Robottihitsaus on noussut keskeiseksi osaksi nykyaikaista tuotantoa, kun yritykset pyrkivät parantamaan yhdenmukaisuutta, tuottavuutta, turvallisuutta ja prosessinhallintaa. Teollisuusympäristöissä, joissa hitsauslaatu vaikuttaa suoraan rakenteiden luotettavuuteen, toistettavuus ei ole enää valinnainen asia. Automaatio ja digitalisaatio muuttavat tapaa, jolla hitsaajat, ohjelmoijat ja tuotantotiimit oppivat, tarkistavat ja optimoivat hitsausprosesseja.
Mitä on robottihitsauksen ohjelmointi?
Robottihitsauksen ohjelmointi tarkoittaa sitä, että määritellään, miten hitsausrobotti liikkuu, mistä se aloittaa ja mihin se pysähtyy, mitä hitsausparametrejä se käyttää ja miten se reagoi työkappaleeseen, kiinnitykseen ja tuotantoympäristöön. Yksinkertaisesti sanottuna ohjelma ohjeistaa robottia, miten se voi toistaa hitsin tarkasti.
Robottihitsausjärjestelmään kuuluvat yleensä robottivarsi, hitsausvirtalähde, hitsauspoltin, langansyöttölaite, kiinnikkeet, anturit, turvalaitteet ja ohjelmisto. Lopullisen hitsin laatu riippuu paitsi robotista myös ohjelman taustalla olevasta hitsausmenetelmästä: polttimen kulmasta, liikkumisnopeudesta, ulkonemasta, kaaren sytytyksestä, kaaren sammumisesta, heilutuskuvioista ja liitoksen esikäsittelystä.
AWS:n mukaan robottihitsaus ja automaatio ovat yhä helpommin saatavilla paitsi suurille valmistajille myös pienemmille konepajoille, mikä johtuu helpommasta ohjelmoinnista, turvallisemmista järjestelmistä ja joustavammista automaatioratkaisuista.
Tärkeimmät ohjelmointimenetelmät
| Verkkokurssit | Tämä tehdään yleensä suoraan robotilla opetusohjaimen avulla. Käyttäjä siirtää robottia manuaalisesti eri kohtiin ja tallentaa sijainnit, nopeudet ja hitsausohjeet. Ohjauspaneelit ovat edelleen yksi yleisimmistä työkaluista robottien perusohjelmoinnissa, sillä niiden avulla voidaan ohjata suoraan liikkeitä, polttimen asentoa ja hitsauskomentoja. |
| Offline-ohjelmointi | Tunnetaan myös nimellä OLP; sen avulla ohjelmia voidaan luoda ja testata virtuaaliympäristössä ennen niiden siirtämistä varsinaiseen robottiin. Tämä lyhentää tuotannon seisokkiaikaa, koska robotti voi jatkaa toimintaansa samalla, kun uusia ohjelmia valmistellaan. Se on erityisen hyödyllinen pienille erille, monimutkaisille osille sekä yrityksille, jotka tarvitsevat nopeampia tuotantolinjan vaihtoja. |
Robottihitsauksen ohjelmoinnin perusvaiheet
- Ensimmäinen vaihe on osan ja hitsausvaatimusten ymmärtäminen. Ennen ohjelmointia tiimin on tutkittava piirustukset, liitostyypit, materiaalin paksuus, hitsausmenetelmä, toleranssit ja laatuvaatimukset. Robotti pystyy toistamaan liikkeen tarkasti, mutta se ei pysty korvaamaan puutteellista hitsausmenetelmää.
- Toinen vaihe on kiinnitystelineiden valmistelu. Robottihitsaus edellyttää osan vakaata ja toistettavaa asemoimista. Jos työkappale liikkuu tai sen asento vaihtelee syklistä toiseen, jopa hyvin ohjelmoitu robotti voi tuottaa epätasalaatuisia hitsaussaumoja.
- Kolmas vaihe on robotin reitin määrittäminen. Tähän sisältyvät lähestymiskohdat, hitsauksen aloitus- ja lopetuskohdat, paluuliikkeet sekä turvalliset siirtymäreitit. Ohjelmoijan on vältettävä törmäyksiä kiinnittimien, pöytien, kiinnitystelineiden, kaapeleiden ja itse työkappaleen kanssa.
- Neljäs vaihe on hitsausparametrien asettaminen. Näitä voivat olla jännite, virta, langansyöttönopeus, liikkumisnopeus, suojakaasu, polttimen kulma ja heilutusliike. Robotti toistaa hitsauksen, mutta näiden parametrien taustalla oleva hitsausosaaminen on edelleen välttämätöntä.
- Viides vaihe on simulointi ja testaus. Ohjelmat on testattava hitaalla nopeudella, niiden törmäysriski on tarkistettava ja ne on vahvistettava koehitsauksilla. Kun hitsauslaatu on varmistettu, ohjelmaa voidaan optimoida sykliajan ja tuottavuuden suhteen.
Miksi hitsausosaaminen on edelleen tärkeää
Yleinen virhe on olettaa, että robottihitsauksen ohjelmointi on pääasiassa ohjelmistotyötä. Todellisuudessa hitsausosaaminen on olennaisen tärkeää. Robotti ei luo hyvää hitsaussaumaa automaattisesti, vaan se toistaa sille opetetun hitsausliikkeen. Jos ohjelmoija ei ymmärrä hitsauspolttimen kulmaa, lämmöntuottoa, liikkumisnopeutta tai virheiden tunnistamista, automaatio vain toistaa huonot hitsauspäätökset suurella nopeudella.
Tämän vuoksi kokeneet hitsaajat ovat usein erinomaisia ehdokkaita robottihitsauksen ohjelmointiin. He ymmärtävät jo valokaaren käyttäytymistä, valmistelun merkitystä sekä teknisesti kelvollisen ja viallisen hitsin välistä eroa. Asianmukaisen digitaalisen koulutuksen avulla he voivat soveltaa tätä osaamistaan automatisoituihin prosesseihin.
Robottihitsauksen käyttöönoton yleiset haasteet
Yksi haaste on osien vaihtelevuus. Robottihitsaus toimii parhaiten, kun osat ovat yhdenmukaisia. Huono sovitus, epätarkka leikkaus tai epävakaat kiinnikkeet voivat vaikeuttaa ohjelmointia.
Turvallisuus on toinen keskeinen tekijä. Teollisuusrobotit toimivat nopeuden, voiman, lämmön, sähkön, höyryjen ja liikkuvien laitteiden ympäröimänä. Ohjelmoinnissa on siksi otettava huomioon turva-alueet, hätäpysäytykset, suojaukset, lukitukset, riskinarviointi ja käyttäjien koulutus.
Robottihitsausta käyttöönottavien yritysten tulisi ottaa turvallisuus huomioon jo ohjelmointimenetelmän suunnitteluvaiheessa, eikä sitä tulisi lisätä vasta sen jälkeen, kun hitsauskeskus on jo suunniteltu.
Toinen haaste on liiallinen automatisointi, sillä kaikki hitsaukset eivät sovellu robottihitsaukseen. Yritysten tulisi arvioida tuotantomäärä, toistettavuus, osan monimutkaisuus, saavutettavuus ja sijoitetun pääoman tuotto ennen automatisointia.
Yksi suurimmista esteistä on ammattitaitoisen henkilöstön puute. Yritykset tarvitsevat työntekijöitä, jotka hallitsevat sekä hitsauksen että automaation. Tällainen monipuolinen osaaminen on yhä tärkeämpää nykyaikaisessa teollisuudessa. Edistyneestä automaatiosta huolimatta robottihitsausyksikkö on vain niin tehokas kuin sen ohjelmoijat, huoltajat ja optimoijat; siksi yritysten on panostettava koulutukseen.
Teollisuuden valmistautuminen automatisoituihin hitsausympäristöihin
Perustan luominen hitsausautomaatiolle
Robottihitsauksen ohjelmointi ei tarkoita pelkästään robotin siirtämistä pisteestä A pisteeseen B. Siinä yhdistyvät hitsausosaaminen, ohjelmointilogiikka, turvallisuus ja teolliset menetelmät. Automaation yleistyessä yritykset tarvitsevat ammattilaisia, jotka ymmärtävät sekä hitsausprosessia että sitä tukevia digitaalisia työkaluja.
Vahvistamalla hitsausosaamista simulaatioiden avulla valmistajat ja koulutuskeskukset voivat valmistaa työntekijöitä entistä automatisoidumpaan, tehokkaampaan ja digitaalisempaan teolliseen tulevaisuuteen.
