Robotlassen: processen, winst en wanneer het loont

De winst van robotlassen komt niet door een andere boog. Het komt door het herhalen van dezelfde lasnaad, met dezelfde parameters, en door de boog veel langer open te houden per uur. Dezelfde eigenschap bepaalt wat het project vereist: omdat de robot het traject herhaalt, moet de voeg altijd op precies dezelfde plek komen.

Deze gids laat zien welke processen de robot uitvoert, waar de productiviteitswinst vandaan komt, wat het werkstuk nodig heeft en hoe u een rendabele toepassing herkent. Robotlassen en robotgelast zijn hetzelfde onderwerp.

Wat is robotlassen

Dit is lassen waarbij een industriële 6-assige robot de brander of de puntlastang geleidt langs een geprogrammeerd traject, met constante voorsnelheid, hoek en elektrische parameters. De robot werkt geïntegreerd met de lasbron, de positioneerder en de klem die het werkstuk vasthoudt, binnen een beveiligd gebied.

Het volledige systeem is de robotlascel, een onderwerp dat in een apart artikel wordt behandeld. Hier ligt de focus op het proces en de beslissing om te robotiseren.

Processen die de robot uitvoert

De ISO 4063 geeft elk lasproces een referentienummer. Processen die worden gebruikt in robotiseerde cellen:

Proces	Nr. in ISO 4063	Typisch gebruik met robot
MAG met massieve draad	135	Koolstofstaal en laaggelegeerd staal: constructies, landbouwmachines, auto-onderdelen
MIG met massieve draad	131	Aluminium en andere non-ferro legeringen
MAG met fluxdraad	136	Voegen met eisen aan afzettingssnelheid of specifieke eigenschappen
TIG	141	Dunne plaat en roestvast staal met hoge eisen aan afwerking
Puntlassen door weerstand	21	Overlappende platen, met tang gemonteerd op de pols van de robot

MIG en MAG lenen zich goed voor automatisering omdat de draad continu wordt aangevoerd en de afzettingssnelheid goed is. Bij puntlassen gaat de tang op de pols en vraagt dit vaak om een robot met hoog draagvermogen. Bij booglassen is het gereedschap licht en tellen vooral herhaalnauwkeurigheid en bereik.

In de QJAR-lijn zijn er drie modellen die specifiek voor booglassen zijn ontworpen, met een bereik van 1.410,5 mm tot 2.014 mm en een herhaalbaarheid van ±0,03 mm tot ±0,08 mm. De vergelijking tussen deze modellen staat in het artikel over de robotische lascel, en de interpretatie van elk cijfer wordt uitgelegd in de gids voor de industriële robot.

Waar de winst vandaan komt

Arc-tijd

De indicator die de productiviteit bij lassen het beste verklaart, is het deel van de ploegendienst waarin de boog daadwerkelijk brandt. Bij handmatig lassen is dit percentage laag: volgens een reportage in het tijdschrift The Fabricator stelt een lassingsingenieur van een fabrikant van geautomatiseerde lassingssystemen dat de arc-tijd typisch tussen de 5% en 20% van de tijd ligt, met 10% tot 15% in gangbare werkplaatsen. De rest van de tijd gaat op aan het positioneren van het werkstuk, het wisselen van positie, schoonmaken, meten en rusten.

Bij volledig geautomatiseerd lassen noemt Canadian Metalworking een arc-tijd in de range van 80% tot 90%. Een cel met handmatige belading van werkstukken blijft onder dit plafond, omdat deze afhankelijk is van de wisseltijd, maar de orde van grootte van het verschil is wel duidelijk. Layouts met twee stations bestaan juist om de operator een werkstuk te laten laden terwijl de robot een ander werkstuk last.

Vaste parameters

Voedsnelheid, afstand tussen brander en werkstuk, branderhoek en stroom variëren niet van het begin tot het einde van de ploeg. Het resultaat is een lasnaad met dezelfde geometrie op het eerste en het laatste werkstuk, wat overmatig lassen, spatten en nabewerking vermindert.

Voorspelbaarheid

Met een vast traject en vaste parameters wordt de cyclustijd een planningsgegeven. De fabriek weet dan hoeveel werkstukken de cel per ploeg oplevert, iets wat handmatig lassen zelden met dezelfde nauwkeurigheid toelaat.

Wat het werkstuk nodig heeft

De robot herhaalt het traject met een spreiding van honderdsten millimeter: ±0,03 mm tot ±0,08 mm bij de lasmodellen uit de lijn. Als de verbinding 2 mm uit positie komt, is het niet de robot die fout gaat, maar het werkstuk. Daarom begint de beoordeling van een project vóór het lassen.

Reproduceerbaarheid aan de bron. Snijden, buigen en hechten moeten de verbinding altijd op dezelfde plaats en met dezelfde spleetbreedte leveren.
Toegankelijkheid. De brander moet elke lasnaad onder de juiste hoek kunnen bereiken. Soms maakt een kleine wijziging in het product een volledige lasnaad toegankelijk.
Klemming. De spaninrichting bepaalt waar het werkstuk zich bevindt. Zij zet fabricagetoleranties om in een bekende positie.
Werkstukfamilie. Vergelijkbare werkstukken delen spanmiddelen, programma’s en positioneerders, waardoor de investering wordt gespreid.

Er zijn sensormiddelen beschikbaar om de verbinding te lokaliseren en afwijkingen te volgen. Deze vergroten wat er gemachineerd kan worden, maar vervangen geen goed voorbereid werkstuk. Welke middelen worden ingezet, is een projectbeslissing, geval per geval.

Kwaliteit en kwalificatie

Robotisering ontslaat niet van het kwaliteitssysteem voor lassen. Het procedure moet nog steeds gespecificeerd en gekwalificeerd worden, en de lasnaad wordt nog steeds geïnspecteerd. Wat verandert, is wie er gekwalificeerd moet zijn en hoe.

De ISO 14732 stelt de kwalificatie vast van lassers en instellers voor machinaal en automatisch lassen.
De ISO 3834 definieert kwaliteitseisen voor smeltlassen in fabriek en op locatie.
De ISO 6947 standaardiseert de lasposities. Met een positioneringstafel brengt de cel de verbinding naar de vlakke positie (PA), de meest gunstige voor afzetting.

Een goed beheerde cel kan ook registratie opleveren: parameters per onderdeel, alarmen en productietellingen zijn beschikbaar voor traceerbaarheid.

Gezondheid en veiligheid

In 2017 heeft het Internationaal Agentschap voor Onderzoek naar Kanker (IARC) lasrook geclassificeerd als carcinogeen voor mensen, in Groep 1. De beoordeling staat in volume 118 van de Monografieën van het agentschap. De robotcel houdt de werknemer weg van de rookpluim en de straling van de boog, maar elimineert niet de noodzaak van afzuiging en extractie op het laspunt.

De cel is ook een machine die onderworpen is aan NR-12: beschermingen, vergrendelingen, noodstop en documentatie. De vereisten staan in het artikel over NR-12 in robotcel.

Wanneer is het de moeite waard

Signalen voor	Wat van tevoren voorbereiden
Herhaalde onderdelen of families van vergelijkbare onderdelen	Snij- en buigtoleranties die per batch variëren
Veel laslengte per onderdeel	Gewrichten zonder toegang voor het brandermondstuk
Twee of drie productieploegen	Houders die de positie van het gewricht niet garanderen
Moeite om lassers aan te werven en te behouden	Product dat nog vaak van ontwerp verandert
Nabewerking veroorzaakt door variatie tussen lassers	Gebrek aan iemand in het team die lastparameters beheerst

De rechterkolom is geen reden om op te geven. Het is de lijst met wat in de projectscope komt. Veel haalbare cellen beginnen met een aanpassing aan het snijden of met een nieuwe houder.

De financiële berekening volgt dezelfde logica als elke cel: totale investering tegen netto jaarwinst, waarbij het aantal ploegen tot de zwaarst wegende variabelen behoort. De methode staat beschreven in wat kost een industriële robot.

Hoe te beginnen

Een serieuze beoordeling gaat uit van gegevens over het onderdeel, niet van een robotcatalogus:

tekening of 3D-model van het onderdeel en de gewrichten;
materiaal en diktes;
totale laslengte per onderdeel;
jaarvolume en batchgrootte;
huidige lastijd en aantal ploegen;
norm of acceptatiecriterium voor de lasnaad.

Met deze informatie kan een robotintegrator aangeven of het geval geschikt is voor een eenvoudige werkstation, een positioneerder of een rail, en welke robot voldoet.

Veelgestelde vragen

Wat is robotlassen?

Het is lassen waarbij een industriële robot de toorts of tang langs een geprogrammeerde baan leidt, met constante snelheid en parameters. De lasbron, de positioneerder en de klemmiddelen werken binnen een beveiligde cel gesynchroniseerd met de robot.

Welke lasprocessen voert een robot uit?

De robot voert booglassen met continu draad uit, zoals MIG en MAG (processen 131 en 135 van ISO 4063), op koolstofstaal, roestvrij staal en aluminium. Ook TIG (141), weerstandspuntlassen (21) en laserlassen (52) worden uitgevoerd, elk met eigen gereedschap en bron.

Vervangt robotlassen de lasser?

Het verandert de functie. De cel heeft iemand nodig die van lassen weet om parameters in te stellen, de lasnaad te beoordelen en de baan te corrigeren. ISO 14732 gaat juist over de kwalificatie van operators en instellers voor mechanisch en automatisch lassen.

Welk aantal onderdelen rechtvaardigt een robotlascel?

Er is geen enkelvoudig getal. De laslengte per onderdeel, het aantal ploegen, de variëteit aan onderdelen en de wisseltijd spelen een rol. Families van vergelijkbare onderdelen, zelfs bij middelgrote series, maken het project vaak haalbaar omdat ze mallen en programma’s delen.

Moet het onderdeel aangepast worden om door een robot gelast te worden?

Vaak wel, in details. De robot herhaalt het traject en compenseert niet zelfstandig een verkeerd gepositioneerde verbinding. Snijden en buigen moeten onderdelen binnen tolerantie opleveren, en het ontwerp kan aanpassingen voor de toegang van de lastoorts vereisen.

Neem contact op met BR Robotics

BR Robotics integreert in Brazilië de QJAR-slaste robots, inclusief lasstroombron, positioners en rails van dezelfde fabrikant. Stuur het werkstuk en het volume: u ontvangt een antwoord met het aanbevolen model en de lay-out van de cel. Neem contact op met BR Robotics of bekijk de lijn van robots en randapparatuur.