Uw productieve lasruimte maximaliseren

Ontworpen volgens de principes van lean manufacturing om verspilling te verminderen en de workflow te verbeteren, kunnen gerobotiseerde booglaswerkcellen nauwkeurigheid, betrouwbaarheid, veelzijdigheid en snelheid bieden voor vele industriële toepassingen in diverse industrieën. Hoewel sommige fabrikanten beweren dat de meest efficiënte robotwerkcel op de markt de kleinste voetafdruk heeft, zijn er andere factoren waarmee rekening moet worden gehouden. Dat brengt ons bij de vraag:wat is het meest efficiënte gebruik van waardevol vloeroppervlak?

Om ervoor te zorgen dat fabrikanten een maximaal rendement op hun investering (ROI) behalen over een bepaalde terugverdientijd, is het absoluut noodzakelijk om de meest efficiënte werkcel te gebruiken die mogelijk is voor het afhandelen van een bepaalde toepassing en een bepaald type onderdeel. Recente kooptrends suggereren dat de aanschaf van een grotere robotwerkcel met extra robots een productievere oplossing kan zijn voor een bedrijf om de verwerkingscapaciteit te verhogen en de productkwaliteit te verbeteren, tegelijkertijd te voorzien in tekorten aan arbeidskrachten en te voldoen aan de eisen van de klant.

Hoewel veel in Azië gevestigde fabrikanten benadrukken dat een gerobotiseerde werkcel met een kleine voetafdruk het beste is, zijn bedrijven in de VS over het algemeen minder bezorgd over vloeroppervlak. Deze mentaliteit is echter aan het veranderen nu fabrikanten initiatieven voor een hogere productiviteit proberen uit te voeren. Yaskawa maakt verschillende standaard laswerkcellen, die deel uitmaken van de ArcWorld ^® serie. Deze cellen kunnen worden gebruikt om zes factoren te illustreren die bijdragen aan de productiviteit van het vloeroppervlak. Deze factoren kunnen op hun beurt ook helpen bij het verklaren van recente kooptrends en het evalueren van de drijfveer om meer productiviteit uit de werkvloer te halen.

Zes belangrijke factoren om te overwegen:
Het antwoord op de efficiëntie van werkcellen kan liggen in het vergelijken van bepaalde factoren en het herzien van eenvoudige verhoudingen. Om de productiviteit van gerobotiseerde werkcellen te evalueren, moeten fabrikanten rekening houden met het volgende:

1. Gedeeltelijk gebied
   Het onderdeeloppervlak is simpelweg de ruimte die nodig is om een ​​product te ondersteunen. Een leverancier van autostoelen heeft bijvoorbeeld een duidelijk verschil in grootte tussen fauteuilbeugels, voorstoelen en 60/40 gedeelde achterbankframes voor submontage. Het is essentieel om voldoende onderdeeloppervlak te hebben om effectief en efficiënt kwaliteitsonderdelen met gereedschap te produceren. Het positioneren van de onderdelen is ook een factor. Als het onderdeel opnieuw moet worden georiënteerd, heeft het een groter driedimensionaal volume nodig.
   
2. Werkcelgebied
   Dit verwijst naar de grootte van de gehele voetafdruk van de werkcel, of hoeveel vloeroppervlak op de fabrieksvloer het robotsysteem omvat. Fabrikanten kunnen kleinere cellen zien als een efficiënter gebruik van vloeroppervlak. Hoewel de voetafdruk van de cel een terechte zorg is om te overwegen, is het niet ideaal om een ​​robotsysteem te kiezen op basis van alleen de voetafdruk. Evenzo moeten werkcellen met één station als een paar worden geëvalueerd wanneer ze worden vergeleken met een cel met twee stations.
   
3. Veiligheidsgebied
   Een open ruimte, waar een operator tijdens het indexeren van de klepstandsteller moet vertrekken om te voldoen aan de veiligheidsvoorschriften, staat bekend als de veiligheidszone. Sommige fabrikanten passen een robotwerkcel aan met oprolbare deuren om de ruimte in het veiligheidsgebied te minimaliseren. Het ophangen van onderdelenbakken voor kleinere onderdelen binnen dit gebied helpt deze ruimte te benutten en de ergonomie te verbeteren.
   
4. Machinist / Onderdelenopslagruimte
   Het operatorgebied verwijst naar de ruimte waar de operator onderdelen in de celtooling grijpt of plaatst. Cellen met veiligheidsruimte kunnen een operator mogelijk verdringen met opslag van onderdelen, waarvoor een werkcel met één station een breder gangpad zou moeten hebben. Werkcellen met één station worden soms tegenover elkaar geplaatst, zodat de operator er een laadt en vervolgens de cel aan de andere kant van het gangpad bedient.
   
5. Robothoeveelheid
   Het aantal booglasrobots – of “bogen” verwijzend naar werkende toortsen – in een werkcel is ook van het grootste belang bij het kiezen van een robotoplossing. Het toevoegen van een tweede of derde robot kan de lasproductie bijna verdubbelen of verdrievoudigen met weinig tot geen impact op het vloeroppervlak. Dit verhoogt de "boogdichtheid" van een bepaalde werkcel.
6. Kosten
   De prijs van de werkcel wordt in elk stadium van het ontwerp en de implementatie overwogen. Vaak is de robot een kleiner percentage van de kosten wanneer klepstandstellers, celbesturingen en gereedschap zijn inbegrepen. Andere items, zoals lasersensoren, kunnen ook de kosten verhogen, maar de cyclustijd verkorten. Het onderdeel en de doorvoervereisten van een klant bepalen hoeveel ze deze kostenverhogende functies kunnen waarderen bij het creëren van een uiterst efficiënte cel.

Toepassing
Bij het kiezen van de meest productieve werkcel voor een bepaalde toepassing en onderdeeltype, moeten fabrikanten de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de efficiëntie van de werkcel ter vergelijking evalueren. Bijvoorbeeld:

Gedeeltelijke oppervlakte / werkcelgebied =Verhouding tussen deel en werkcelgebied

Onderdeel / Werkcel X Arc Robot Aantal =Boogdichtheid of Workcell Productivity Ratio

Verhouding van $ tot vloeroppervlak en aantal bogen =waardeverhouding

Integratiekosten (1x per werkcel):PLC +HMI + Power Drops + Tooling + Etc.

Voorbeeld 1: Een werkplaats of autobedrijf kan de ArcWorld C-52 (AWC-52) overwegen, een compacte werkcel voor fabricage van kleine tot middelgrote volumes met twee vlakke tafelstations (een AWC-52S heeft vaste koppen voor het draaien van onderdelen). Deze cel levert krachtige prestaties in een compact pakket, met:

• Verminderde vloerruimte
• Eén Motoman met zes assen ^® robots
• Roldeur
• Geïntegreerd laspakket
• Max. onderdeelgrootte (mm) 760 x 700 capaciteit

Het selecteren van een kleinere werkcel op basis van de grootte van de onderdelen lijkt misschien het beste gebruik van het vloeroppervlak, maar na het overwegen van de kleinere onderdeelgrootte in combinatie met de totale voetafdruk van de werkcel, is de totale oppervlakte-efficiëntie van deze cel slechts 12%.

Bij het beoordelen van de productiecapaciteit van de cel werd ook het aantal booglasrobots beoordeeld. Na het berekenen van de verhouding van het stukoppervlak tot de robot en deze te vergelijken met het aantal bogen, werd vastgesteld dat de AWC-52 werkcelproductiviteitsratio nog steeds 12% efficiënt was dankzij de enkele robot. Ondanks de lage instapkosten, de snelle opstarttijd, het compacte ontwerp en de gemakkelijke beveiligingsmogelijkheden, kan deze werkcel voor sommige fabrikanten tekortschieten als vergelijkingen worden gemaakt.

Evenzo moeten compacte werkcellen met één station worden geëvalueerd als een paar, in vergelijking met een cel met twee stations. Dit type configuratie voegt een extra booglasrobot toe aan het proces, maar voegt ook meer ruimte toe aan de operatorruimte. Hoewel deze werkcel de veegtijd van een klepstandsteller elimineert, dwingt het de operator om te lopen, wat leidt tot een slechte ergonomie en mogelijk een langere cyclustijd.

Sommige fabrikanten plaatsen deze cellen tegenover elkaar, waar de operatorruimte wordt onderhouden door een enkele operator. Dit kan de productiviteitsratio verhogen tot 30% op basis van twee robots en het onderdeel/werkcelgebied. Het gebruik van twee cellen resulteert in 2x de integratiekosten, wat aanzienlijk kan zijn voor autofabrikanten met geautomatiseerde tooling.

Voorbeeld 2: Fabrikanten die op zoek zijn naar een werkcel om kleinere onderdelen te lassen die niet gepositioneerd hoeven te worden, kunnen de grotere ArcWorld 1000 (enkele robotconfiguratie) of ArcWorld 1200 (dubbele robotconfiguratie) overwegen. Deze ArcWorlds zijn vooraf ontwikkeld voor de productie van kleine tot middelgrote onderdelen voor lastoepassingen met middelgrote tot grote volumes en beschikken over:

Hoge snelheid servo-draaitafel (60 inch of 72 inch tafelblad)

Een of twee Motoman-robots met zes assen

Functionele veiligheidseenheid (FSU)

Geïntegreerd laspakket

Max. onderdeelgrootte (mm) 1000 x 474 capaciteit

Gebruikmakend van dezelfde subassemblagevergelijking (zie Voorbeeld 1), bleek de AW1000-cel 10% efficiënt te zijn met behulp van de verhouding tussen onderdeeloppervlak en werkceloppervlak. Ondanks de introductie van een snelle servodraaitafel, creëerde de aanwezigheid van het veiligheidsgebied "dode ruimte" die tijdens bedrijf onbruikbaar was. Aan de positieve kant vereiste de bestuurdersplaats minimale beweging van de bestuurder, waardoor een betere ergonomie ontstond.

Toen de boogdichtheid werd berekend in verhouding tot de verhouding tussen het onderdeeloppervlak en het werkceloppervlak, bleek dat de toevoeging van een extra booglasrobot in deze configuratie (AW1200) de algehele productiviteit van werkcellen tot 19%. Bij het vergelijken van de catalogusprijzen tussen andere ArcWorld-werkcellen, vertegenwoordigt de AW1200 de laagste prijs/boog van alle werkcellen, waardoor het een goede waarde is. Er zijn slechts 1x integratiekosten voor deze cel.

Voorbeeld 3: Onze meest populaire werkcel, de AWIV-6000-serie met reuzenwielversteller, biedt het meest efficiënte gebruik van vloeroppervlak. Deze zijn vooraf ontworpen voor de productie van onderdelen in middelgrote tot grote volumes en beschikken over:

Ruimtebesparende, slanke klepstandsteller met hoge snelheid

Een, twee, drie of vier zesassige Motoman-robots

Functionele veiligheidseenheid (FSU)

Geïntegreerd laspakket

Max. onderdeelgrootte (mm) 4.000 en 1.525 capaciteit

Gebruikmakend van dezelfde vloerruimte-efficiëntievergelijking (zie voorbeeld 1 en voorbeeld 2), bleken de cellen uit de ArcWorld IV-6000-serie 30-34% efficiënt te zijn met behulp van de verhouding tussen deeloppervlak en werkceloppervlak. Terwijl de toevoeging van een snelle, slanke klepstandsteller met betrekking tot het onderdeelgebied en het werkcelgebied de efficiëntie van de cel verhoogde, creëerde de aanwezigheid van het veiligheidsgebied nog steeds "dode ruimte" die onbruikbaar was tijdens het gebruik. Sommige fabrikanten hebben oprolgordijnen gebruikt om het veiligheidsgebied te overspannen om de afstand die wordt gebruikt door lichtgordijnen te verkleinen.

Net als in de werkcelvoorbeelden van de ArcWorld C-serie en ArcWorld 1000-serie, verhoogde de aanwezigheid van booglasrobots de productiviteitsfactor van elke cel. Toen de boogdichtheid werd berekend in verhouding tot de verhouding tussen onderdeeloppervlak en werkceloppervlak voor elke cel in de ArcWorld IV-6000-serie, waren de bevindingen als volgt:

AWIV-6000SL deelgebied / werkcel X 1 boogrobot =60% productiviteitsratio

AWIV-6200SL deelgebied / werkcel X 2 boogrobots =67% productiviteitsratio

AWIV-6300SL deelgebied / werkcel X 3 boogrobots =100% productiviteitsratio

De boogdichtheid in verhouding tot de verhouding tussen werkstuk en werkcel gaf de ArcWorld IV-6300SL een groter percentage, waardoor het de meest flexibele en productieve werkcel in onze standaardconfiguraties is.

Een terugkerende klant is overgestapt van AWIV-6300-cellen met 3 robots en een overspanning van 3 meter naar cellen met vier robots (AWIV-6400) en een overspanning van 4 meter. Hoewel dit het onderdeeloppervlak tot celoppervlak van de klant enigszins verbetert (vloerruimte-efficiëntie) van 34% naar slechts 36%, neemt de boogdichtheidsverhouding (of productiviteitsefficiëntie) sterk toe van 101% naar 143%. Bovendien is het toevoegen van meer robots een kosteneffectieve oplossing omdat de kosten voor celintegratie, zoals PLC's, HMI's, tooling, beveiliging en het wegvallen van nutsvoorzieningen, niet toenemen.

Conclusie:
Compacte gerobotiseerde werkcellen bieden een kleinere voetafdruk, maar ze zijn niet noodzakelijkerwijs het meest efficiënte gebruik van vloeroppervlak. Jobshops willen misschien de capaciteit van de onderdeelgrootte evalueren in relatie tot de voetafdruk van de werkcel om het meest FLEXIBELE gebruik van vloeroppervlak te bepalen. Bovendien kunnen automobielbedrijven, in een poging om de PRODUCTIVITEIT van het vloeroppervlak te vergroten, overwegen om het werkgebied iets uit te breiden om meer robots toe te voegen. Het evalueren van de kosten van een paar, verschillende werkcelconfiguraties, inclusief integratiekosten, kan fabrikanten helpen ervoor te zorgen dat ze de WAARDE van hun vloeroppervlak maximaliseren.