Optimiser votre espace de soudage productif

Conçues selon les principes de la fabrication allégée pour réduire les déchets et améliorer le flux de travail, les cellules de soudage à l'arc robotisées peuvent fournir précision, fiabilité, polyvalence et rapidité pour de nombreuses applications industrielles couvrant diverses industries. Alors que certains fabricants diraient que la cellule de travail robotique la plus efficace sur le marché est celle qui a le plus petit encombrement, il y a d'autres facteurs à prendre en compte. Ce qui nous amène à la question :quelle est l'utilisation la plus efficace de l'espace précieux ?

Pour que les fabricants obtiennent un retour sur investissement (ROI) maximal sur une période de récupération donnée, il est impératif d'utiliser la cellule de travail la plus efficace possible pour gérer une application et un type de pièce donnés. Les tendances d'achat récentes suggèrent que l'achat d'une cellule de travail robotisée plus grande avec des robots supplémentaires peut être une solution plus productive pour une entreprise afin d'augmenter le débit et d'améliorer la qualité des produits, en répondant aux pénuries de main-d'œuvre et en répondant aux demandes des clients dans le processus.

Alors que de nombreux fabricants basés en Asie insistent sur le fait qu'une cellule de travail robotisée avec un faible encombrement est préférable, les entreprises américaines se sont généralement moins préoccupées de l'espace au sol. Cette mentalité est toutefois en train de changer, car les fabricants cherchent à concrétiser des initiatives d'augmentation de la productivité. Yaskawa fabrique une variété de cellules de travail de soudage standard, qui font partie de l'ArcWorld ^® série. Ces cellules peuvent être utilisées pour illustrer six facteurs qui contribuent à la productivité de l'espace au sol. À leur tour, ces facteurs peuvent également aider à expliquer les tendances d'achat récentes et à évaluer le facteur de motivation pour obtenir plus de productivité de l'espace au sol de l'usine.

Six facteurs clés à prendre en compte :
La réponse à l'efficacité de la cellule de travail peut reposer sur la comparaison de certains facteurs et l'examen de ratios simples. Pour évaluer la productivité des cellules de travail robotiques, les fabricants doivent prendre en compte les éléments suivants :

1. Zone de la pièce
   La zone de la pièce est simplement l'espace nécessaire pour supporter un produit. Par exemple, un fournisseur de sièges automobiles a une différence de taille évidente entre les supports d'inclinaison, les sièges avant et les cadres de siège arrière divisés 60/40 pour le sous-assemblage. Il est essentiel de disposer d'une surface de pièce suffisante pour produire efficacement et efficacement des pièces de qualité avec des outils. Le positionnement des pièces est également un facteur. Si la pièce doit être réorientée, elle aura besoin d'un volume tridimensionnel plus important.
   
2. Zone de cellule de travail
   Il s'agit de la taille de l'ensemble de l'empreinte de la cellule de travail ou de la surface au sol de l'usine couverte par le système robotique. Les fabricants peuvent considérer les cellules plus petites comme une utilisation plus efficace de l'espace au sol. Bien que l'empreinte de la cellule soit une préoccupation valable à prendre en compte, le choix d'un système robotique basé uniquement sur l'empreinte n'est pas idéal. De même, les cellules de travail à poste unique doivent être évaluées comme une paire lors de leur comparaison avec une cellule à deux postes.
   
3. Zone de sécurité
   Un espace ouvert, où un opérateur doit quitter pendant l'indexation du positionneur pour se conformer aux règles de sécurité, est appelé la zone de sécurité. Certains fabricants personnalisent une cellule de travail robotisée avec des portes à enroulement pour minimiser l'espace de la zone de sécurité. La suspension de bacs à pièces pour les petites pièces à l'intérieur de cette zone permet d'utiliser cet espace et d'améliorer l'ergonomie.
   
4. Opérateur/Zone de stockage des pièces
   La zone de l'opérateur fait référence à l'espace où l'opérateur saisit ou place les pièces dans l'outillage de la cellule. Les cellules avec un espace de sécurité peuvent potentiellement encombrer un opérateur avec un stockage de pièces, ce qui nécessiterait qu'une cellule de travail à poste unique soit équipée d'une allée plus large. Les cellules de travail à poste unique sont parfois placées l'une en face de l'autre, de sorte que l'opérateur en charge une, puis entretient la cellule du côté opposé de l'allée.
   
5. Quantité de robots
   Le nombre de robots de soudage à l'arc - ou "arcs" faisant référence aux torches de travail - dans une cellule de travail est également primordial lors du choix d'une solution robotique. L'ajout d'un deuxième ou d'un troisième robot peut presque doubler ou tripler la production de soudage avec peu ou pas d'impact sur l'espace au sol. Cela augmente la "densité d'arc" d'une cellule de travail donnée.
6. Coût
   Le prix de la cellule de travail est pris en compte à n'importe quelle étape de la conception et de la mise en œuvre. Souvent, le robot représente un pourcentage inférieur du coût lorsque les positionneurs, les commandes de cellule et l'outillage sont inclus. D'autres éléments, tels que les capteurs laser, pourraient également augmenter les coûts mais améliorer le temps de cycle. Les exigences d'un client en matière de pièces et de débit dicteront la valeur qu'il peut accorder à ces fonctionnalités qui augmentent les coûts lors de la création d'une cellule extrêmement efficace.

Candidature
Lors du choix de la cellule de travail la plus productive pour une application et un type de pièce donnés, les fabricants doivent évaluer les facteurs clés qui ont un impact sur l'efficacité de la cellule de travail à titre de comparaison. Par exemple :

• Zone de la pièce/Zone de la cellule de travail = Rapport de la surface de la pièce sur la cellule de travail
• Pièce / Workcell X Arc Robot Qty =Arc Density or Workcell Productivity Ratio
• Rapport de $ à la surface au sol et nombre d'arcs =rapport de valeur
• Coûts d'intégration (1 x par cellule de travail) :PLC + IHM + Power Drops + Outillage + Etc.

Exemple 1 : Un atelier de travail ou une entreprise automobile peut envisager l'ArcWorld C-52 (AWC-52), qui est une cellule de travail compacte pour la fabrication à volume faible à moyen qui dispose de deux stations de table plate (un AWC-52S a des poupées pour tourner les pièces). Cette cellule offre des performances puissantes dans un boîtier compact, comprenant :

• Espace au sol réduit
• Un Motoman à six axes ^® robot
• Porte à enroulement
• Package de soudage intégré
• Taille maximale de la pièce (mm) Capacité de 760 x 700

La sélection d'une cellule de travail plus petite en fonction de la taille de la pièce peut sembler être la meilleure utilisation de l'espace au sol, mais après avoir pris en compte la taille de la pièce plus petite en conjonction avec l'encombrement total de la cellule de travail, l'efficacité globale de la surface de cette cellule n'est que de 12 %.

Lors de l'évaluation de la capacité de production de la cellule, le nombre de robots de soudage à l'arc a également été évalué. Après avoir calculé le rapport surface de la pièce/robot et l'avoir comparé au nombre d'arcs, il a été déterminé que le rapport de productivité de la cellule de travail AWC-52 était encore efficace de 12 % grâce au robot unique. Malgré un faible coût d'entrée, un temps de montée en puissance rapide, une conception à faible encombrement et des capacités de protection faciles, cette cellule de travail peut être insuffisante pour certains fabricants au fur et à mesure des comparaisons.

De même, les cellules de travail compactes à une seule station doivent être évaluées comme une paire, par rapport à une cellule à deux stations. Ce type de configuration ajoute un robot de soudage à l'arc supplémentaire au processus, mais il ajoute également plus d'espace à la zone de l'opérateur. Bien que cette cellule de travail élimine le temps de balayage d'un positionneur, elle oblige l'opérateur à marcher, offrant une mauvaise ergonomie et augmentant potentiellement le temps de cycle.

Certains fabricants placent ces cellules face à face, là où l'espace opérateur est occupé par un seul opérateur. Cela peut augmenter le taux de productivité jusqu'à 30 % sur la base de deux robots et de la zone pièce/cellule de travail. L'utilisation de deux cellules doublera le coût d'intégration, ce qui peut être important pour les constructeurs automobiles équipés d'outils automatisés.

Exemple 2 : Les fabricants à la recherche d'une cellule de travail pour souder des pièces plus petites qui ne nécessitent pas de positionnement peuvent envisager le plus grand ArcWorld 1000 (configuration à un seul robot) ou ArcWorld 1200 (configuration à deux robots). Pré-conçus pour la production de pièces de petite à moyenne taille pour les applications de soudage à volume moyen à élevé, ces ArcWorlds présentent :

• Plateau tournant servo à grande vitesse (plateau de table de 60 po ou 72 po)
• Un ou deux robots Motoman à six axes
• Unité de sécurité fonctionnelle (FSU)
• Package de soudage intégré
• Taille maximale de la pièce (mm) Capacité de 1 000 x 474

En utilisant la même comparaison de sous-ensembles (voir l'exemple 1), la cellule AW1000 s'est avérée efficace à 10 % en utilisant le rapport de la surface de la pièce à la surface de la cellule de travail. Malgré l'introduction d'un plateau tournant asservi à grande vitesse, la présence de la zone de sécurité a créé un «espace mort» inutilisable pendant le fonctionnement. Du côté positif, la zone de l'opérateur nécessitait un minimum de mouvement de la part de l'opérateur, créant une meilleure ergonomie.

Lorsque la densité de l'arc a été calculée par rapport au rapport surface de la pièce/surface de la cellule de travail, il a été révélé que l'ajout d'un robot de soudage à l'arc supplémentaire dans cette configuration (AW1200) augmentait la productivité de la cellule de travail à 19 %. Lorsque l'on compare les prix catalogue entre les autres cellules de travail ArcWorld, l'AW1200 représente le prix/arc le plus bas de toutes les cellules de travail, ce qui en fait une bonne valeur. Il n'y a que 1x le coût d'intégration pour cette cellule.

Exemple 3 : Notre cellule de travail la plus populaire, la série AWIV-6000 avec positionneur de grande roue, offre l'utilisation la plus efficace de l'espace au sol. Pré-conçus pour la production de pièces de volume moyen à élevé, ces fonctionnalités :

• Positionneur compact à grande vitesse et peu encombrant
• Un, deux, trois ou quatre robots Motoman à six axes
• Unité de sécurité fonctionnelle (FSU)
• Package de soudage intégré
• Taille maximale de la pièce (mm) Capacité de 4 000 et 1 525

En utilisant la même comparaison d'efficacité d'espace au sol (voir l'exemple 1 et l'exemple 2), les cellules de la série ArcWorld IV-6000 se sont avérées efficaces de 30 à 34 % en utilisant le rapport de la surface de la pièce à la surface de la cellule de travail. Alors que l'ajout d'un positionneur ultra-rapide et mince par rapport à la zone de la pièce et à la zone de la cellule de travail augmentait l'efficacité de la cellule, la présence de la zone de sécurité créait toujours un "espace mort" qui était inutilisable pendant le fonctionnement. Certains fabricants ont utilisé des rideaux enroulables pour couvrir la zone de sécurité afin de réduire la distance utilisée par les barrières immatérielles.

Comme dans les exemples de cellules de travail des séries ArcWorld C et ArcWorld 1000, la présence de robots de soudage à l'arc a augmenté le facteur de productivité de chaque cellule. Lorsque la densité de l'arc a été calculée par rapport au rapport de la surface de la pièce à la surface de la cellule de travail pour chaque cellule de la série ArcWorld IV-6000, les résultats étaient les suivants :

• AWIV-6000SL partie zone/cellule de travail X 1 arc robot =60 % de taux de productivité
• AWIV-6200SL zone de pièce/cellule de travail X 2 robots à arc =67 % de taux de productivité
• AWIV-6300SL zone pièce/cellule de travail X 3 robots à arc =100 % de productivité

La densité de l'arc par rapport au rapport surface de la pièce/cellule de travail a donné à l'ArcWorld IV-6300SL un pourcentage plus élevé, ce qui en fait la cellule de travail la plus flexible et la plus productive de nos configurations standard.

Un client régulier est passé de la spécification de cellules AWIV-6300 avec 3 robots et des portées de positionneur de 3 mètres à des cellules avec quatre robots (AWIV-6400) et des portées de positionneur de 4 mètres. Bien que cela améliore légèrement la surface de la pièce du client par rapport à la surface des cellules (efficacité de l'espace au sol) de 34 % à seulement 36 %, le rapport de densité d'arc (ou efficacité de productivité) augmente considérablement de 101 % à 143 %. De plus, l'ajout de robots supplémentaires est une solution rentable car les coûts d'intégration des cellules, tels que les automates programmables, les IHM, l'outillage, la protection et les chutes de services publics, n'augmentent pas.

Conclusion :
Les cellules de travail robotisées compactes offrent un encombrement réduit, mais elles ne constituent pas nécessairement l'utilisation la plus efficace de l'espace au sol. Les ateliers de travail peuvent souhaiter évaluer la capacité de la taille des pièces par rapport à l'empreinte de la cellule de travail afin de déterminer l'utilisation la plus FLEXIBLE de l'espace au sol. De plus, dans le but d'augmenter la PRODUCTIVITÉ de l'espace au sol, les constructeurs automobiles peuvent envisager d'agrandir légèrement la zone de travail pour ajouter plus de robots. L'évaluation du coût de plusieurs configurations de cellules de travail, y compris les coûts d'intégration, peut aider les fabricants à s'assurer qu'ils maximisent la VALEUR de leur espace au sol.