Valk Welding: 2009

Er duiken in de metaalverwerkende industrie steeds meer succesvolle cases op van gerobotiseerd lassen.

Wat de succesverhalen praktisch allemaal gemeen hebben, is dat de robot er beschouwd wordt als een gereedschap voor de lasser, eerder dan een vervanging ervan. Ook tools als software voor off-line programmeren zijn pas succesvol als ze door mensen met ervaring gebruikt worden.

Haesevoets nam eind vorig jaar zijn 19e en 20ste robot in gebruik: twee Panasonic robots van de nieuwe Tawers serie die in één cel kunnen samenwerken aan een werkstuk. 

Een voorbeeld van een bedrijf waar deze principes consequent toegepast worden, is de firma Haesevoets in Herk-de-Stad. Het is van oorsprong een producent van metalen transportverpakkingen voor de automobielindustrie die zijn horizonten de laatste jaren succesvol verbreed heeft naar andere sectoren. Zo maakt men onder meer masten voor hoogtewerkers, stalen verpakkingen voor de voedingsindustrie, geautomatiseerde systemen voor ondergrondse afvalverzameling en onderdelen voor landbouwmachines. Reeds twintig jaar geleden deed men er de eerste ervaringen op met lasrobots. Het leidde tot een specifieke filosofie rond automatisering die intussen bepalend is voor de manier van werken en die een constante groei van het bedrijf mogelijk gemaakt heeft. Eind vorig jaar werden dan ook de negentiende en twintigste robot in gebruik genoemen, twee Panasonic robots van de nieuwe Tawers serie die in één cel kunnen samenwerken aan een werkstuk. Industrie Technisch Management had naar aanleiding van deze twintigste verjaardag van robotlassen een gesprek met Benny Vaesen, managing director van de firma Haesevoets en sales engineers Peter Pittomvils en Wim de Vos van Valk Welding, dat als leverancier al jarenlang meebouwt aan het automatiseringconcept en ook de twee nieuwste robots leverde.

FLEXIBEL REAGEREN OP NIEUWE OPDRACHTEN
Dat robots pas interessant zijn bij grote reeksen, is een mythe die bij Haesevoets meteen door de feiten ontkracht wordt. Het bedrijf werkt vooral op projectbasis, met eenmalige opdrachten. De transportverpakkingen voor auto-onderdelen worden bijvoorbeeld in functie van een bepaald nieuw model ontworpen. Het bedrijf zit bij dat soort opdrachten zelfs vrij laat in de keten, wat wil zeggen dat men pas laat over de exacte specificaties kan beschikken en dan vrij snel tot een afgewerkt product moet komen. Het hele automatiseringsconcept met robots en off-line programmering speelt daar op in, omdat ze helpen om flexibel te reageren op nieuwe opdrachten en dan snel tot de uitvoering te komen. Belangrijke opmerking daarbij is dat deze snelheid niet alleen van de robots moet komen. De meeste opdrachten worden zo geprogrammeerd dat de robot het grootste deel van het laswerk voor zijn rekening neemt maar dat bepaalde taken ook nog manueel gedaan worden. Op die manier kunnen de cyclustijden van robot en operator op elkaar afgestemd worden zodat ze samen een maximale productiviteit bekomen. Het heeft immers weinig zin dat de operator niets om handen zou hebben wanneer een werkstuk opgespannen is en de robot gestart is. Tegelijk kan men voor elk onderdeel van een opdracht kijken wie de beste prestaties neerzet voor dat onderdeel: de robot of de operator. Robotisering is hier dus allerminst symnoniem voor onbemand werken. Robot en lasser werken samen om samen efficiënt tot een optimaal resultaat te komen.

Dezelfde filosofie wordt ook toegepast bij het off-line programmeren. In eerste instantie wordt voor een nieuwe opdracht een mal ontworpen op een 3D-tekenpakket waarbij al rekening gehouden wordt met de bereikbaarheid, positie van de toorts, enz. Vervolgens wordt met behulp van DTPS G2 software (Desktop Programming & Simulation) van Panasonic een eerste versie gemaakt van het programma voor de lasrobot. Vervolgens gaat men naar de workshop waar het programma verder geperfectioneerd wordt. Deze combinatie waarbij ongeveer negentig procent van het programmeerwerk off-line gebeurt, blijkt voor Haesevoets efficiënter te zijn dan het volledig off-line programmeren (wat sowieso met de Panasonic lasrobots mogelijk is) omdat sommige zaken voor hen nu eenmaal sneller aan de machine zelf bekeken kunnen worden. Maar het maakt wel dat men aan de machine al na een paar uur aan de slag kan gaan met een reële productie, terwijl het volledig programmeren aan de robot, in functie van de complexiteit van het product, al snel een dag werk zou vergen, een dag waarop de robot niet voor andere taken gebruikt kan worden.

 
Tussen Haesevoets en Valk Welding is een boeiende samenwerking ontstaan. Het zijn partners die elkaar voortdurend uitdagen op het vlak van technische mogelijkheden.

MENSENWERK KAN NIET VERVANGEN WORDEN
Wat deze filosofie kenmerkt is dat robots en off-line programmeren niet beschouwd worden als een vervanging van het mensenwerk. Ingtegendeel, het bedrijf heeft zeer ervaren mensen die zich daar mee bezighouden. De robotprogrammeurs zijn lasspecialisten die tevens de mallen in het CAD-programma ontwikkelen, hierdoor wordt efficiëntie zo ver mogelijk doorgevoerd. De essentie van het verhaal is dat de ervaring van deze mensen nu aan alle robots 'doorgegeven' kan worden zodat ze allemaal aan hun maximaal rendement werken en een hoge kwaliteit leveren. In dat opzicht is de eerste robot van een bedrijf de duurste. Eens er meerdere robots in gebruik zijn, kunnen ze vrij eenvoudig meegenieten van de kennis die in het bedrijf opgebouwd werd.

Bij het off-line programmeren hoort ook het beheer van programma's. Haesevoets beschikt intussen over twintig Panasonic robots van verschillende generaties en in verschillende opstellingen. Om voldoende flexibel te zijn is het nodig van een bepaalde opdracht op meerdere installaties te kunnen uitvoeren, iets waar al rekening mee gehouden wordt bij het schrijven van de programma's. Oudere robots hebben bijvoorbeeld niet altijd een even goede bereikbaarheid, en daar moet men rekening mee houden om nieuwe programma's ook daar te kunnen blijven gebruiken. Bovendien zijn de programma's geen statisch gegeven. Wanneer men bij een nieuw project bepaalde zaken bijleert over optimale lasparameters kan deze ervaring via het off-line programmeren ook in bestaande programma's geïntegreerd worden zodat het rendement van de installaties continu toeneemt.

 
Het bedrijf in Herk-de-Stad produceert onder meer onderdelen voor landbouwmachines.

Een belangrijke voorwaarde voor deze manier van werken is dat de robotprogramma's uitwisselbaar zijn over de verschillende robots in andere installatieconcepten. Een typisch probleem zijn de afwijkingen die kunnen optreden na een collision, waardoor de positie van de robot niet meer exact dezelfde is als wat de encoders aangeven. In veel gevallen kan men dit in de software opvangen door de afwijking door te rekenen in het programma voor de aansturing van de robot. Probleem is dan wel dat men een programma krijgt in functie van een welbepaalde robot, dat op een andere robot niet meer de gewenste nauwkeurigheid zal halen. Haesevoets heeft die flexibiliteit wel nodig en maakt dan ook dankbaar gebruik van het autokalibratiesysteem van de Panasonic robots. Daarbij worden eventuele afwijkingen gecompenseerd op het niveau van de encoder zodat de robot zijn exacte nulpunt terugkrijgt en de programma's niet aangepast moeten worden. Ook het off-line programmeren blijft op deze manier honderd procent functioneel.

TWEE ROBOTS IN EEN CEL
De nieuwe robots van de Tawers serie staan naast elkaar in één cel, een kunnen in de vier richtingen werken. Voor en achter de robots staat telkens een draaitafel voor een lasmal en ook aan de zijkanten werden kleinere werktafels voorzien. De robots kunnen samen aan een werkstuk werken of ieder aan een aparte draaitafel, in functie van de opdrachten. Ook met dergelijk simultaan werkende robots had Haesevoets al ervaring. Het bedrijf was in 1995 trouwens een van de pioniers op dat vlak. In een andere cel kunnen de robots over een as bewegen zodat het globale bereik sterk vergroot wordt. De uitdaging bij het simultaan lassen met twee robots aan een werkstuk is het beheersen van de warmte-inbreng door de volgorde van de bewerkingen goed te kiezen. In ruil krijgt men uiteraard een sterke reductie van de cyclustijd. een boutade zegt dat die verdubbeling van snelhied het programma vier keer zo complex maakt, maar als men de eraring in huis heeft om dit aan te kunnen, loont het de moeite. 
 
Voor en achter de robots staat telkens een draaitafel voor een lasmal.

Een nieuwheid aan de Tawers lasrobots is trouwens nog het SP-MAG lasproces dat een zeer goede bewaking van de lasboog oplevert, in combinatie met een hoge dynamiek. Hierdoor kan men veel sneller starten en stoppen. Bij het lassen van buizen met veel kleine lasnaden levert dit een reductie van de cyclustijden op tot twintig procent, wat aansluit op het opzet van de nieuwe lasersnijmachine.

De snelheid is sowieso een van de belangrijkste voordelen van gerobotiseerd lassen. Over twintig jaar zag men de ijlgang van de robots stijgen van 64 m/min. tot 180 m/min. De gemiddelde cyclustijden zijn daarmee meer dan gehalveerd. Hetzelfde geldt voor de nauwkeurigheid en vooral de herhaalbaarheid. We haalden in dit verband al de autokalibratie aan waarmee men de robots vandaag terug op het nulpunt kan zetten zodat zelfs over de jaren heen een perfecte herhaling van de bewegingen bekomen wordt, omsteltijden worden op deze manier minimaal en de flexibiliteit neemt daarmee sterk toe. Naast het off-line programmeren is het kalibreren van robots hier één van de bouwstenen van. Een bijkomend argument dat bij Haesevoets bepalend is geweest in de keuze voor robotisering is het garanderen van een constante kwaliteit. De robot zal nooit een lasnaad vergeten en eens een bepaalde nauwkeurigheid gehaald wordt, behoudt men die over alle werkstukken.

De filosofie waarbij robot en operator samenwerken betekent ook dat de beschikbare capaciteit niet voor 100 % benut wordt. Hier gelooft men trouwens niet in de redenering dat de robot continu zou moeten werken om de investering maximaal te laten renderen. Bottom line is immers met welk rendement de producten gemaakt worden, niet welk rendement de robot haalt. Als men de robots voor 100 % zou benutten zou er trouwens ook geen flexibiteit meer zijn om in te spelen op nieuwe vragen van klanten. Lassen is ook slechts een onderdeel van het volledige productieproces, dat start met het zagen of snijden van plaat en profielen. Om tot een globale efficiëntie te komen moeten al die processen op elkaar afgestemd worden. Dan blijkt al snel dat het weinig zin zou hebben om de hele fabriek te gaan afstemmen op het continu draaiend houden van de lasrobots aan het eind van de keten.
 
De robots kunnen samen aan een werkstuk werken of ieder aan een aparte draaitafel, in functie van de opdrachten.

KLEINERE REEKSEN
Met steeds kleiner wordende reeksen is het trouwens een doelstelling geworden om alle producten met zo weinig mogelijk tussenstappen efficiënt doorheen de fabriek te krijgen. In dat opzicht komt er begin dit jaar nog een nieuwe buizenlaser waarmee men profielen zal kunnen snijden omaar ook gaten zal kunnen maken en andere uitsparingen maken zodat het hele traject van zagen, boren, uitkappen, enz. op een machine zal kunnen gebeuren die eveneens off-line geprogrammeerd kan worden. Voor producten uit buizen en profielen kan men dan quasi direct vanuit de ontwerpfase tot een reëel product komen, ongeacht de reeksgrootte.

(Bron: Industrie Technisch Management - februari 2009)