הרובוט בא לעשות את העבודה: יתרונות הריתוך האוטומטי
מהפכת האוטומציה בעולם הריתוך היא כבר מזמן עובדה קיימת * רובוטים מבצעים בזמן מהיר עבודה מדויקת ומורכבת ומשפרים את תפוקות הייצור ואת איכות העבודה * כל מה שרציתם לדעת על רובוטים מרתכים – הפתרון המתקדם של עולם התעשייה
תהליכי האוטומציה שעוברים על עולם התעשייה באים לביטוי בשורה של תחומים אבל דומה כי נושא הריתוך – גורם בסיסי לייצור מוצרים בכל הגדלים ובכל הענפים – הוא אחד התחומים שהושפעו ממנו יותר מכל. ריתוך הוא משימה תובענית שדורשת מהרתך התמקצעות ממושכת, יכולות פיזיות גבוהות וכוח לצד רמת דיוק כירורגית וגישה סבלנית. אם מוסיפים לכך את הסיכון הגופני והנזק הפוטנציאלי לראייה הכרוך בהפעלה ממושכת של רתכת, לא מפליא שככל שחולפות השנים יותר קשה למצוא רתכים מיומנים.
על רקע זה הופכת תעשיית הריתוך הרובוטי לאחד התחומים הצומחים בקרב יצרנים בכל רחבי העולם, החל מתעשיית הרכב והחלל, דרך עולם ההייטק והאלקטרוניקה, עבור במכשור רפואי וכלה במוצרי צריכה ובציוד חשמלי. למעשה, קשה לחשוב כיום על מוצר בייצור המוני שדורש עבודות ריתוך ולא נשען על פעילות אוטומציה רובוטית, המספקת ליצרנים אפשרויות לעבודה מדויקת, נקייה, מהירה ויעילה, באופן שמגדיל את תפוקות הייצור ומשפר את איכות העבודה.
ריתוך בקשת או בלייזר?
תעשיית הריתוך הרובוטי מציגה שני סוגים מרכזיים של מכונות יצרניות: רובוט ריתוך קשת ורובוטים בריתוך לייזר. בשני המקרים מדובר בזרוע רובוטית רב מפרקית בעלת מספר משתנה של צירים (בהתאם לדגם). הזרוע הרובוטית מאפשרת עבודה עם עומס גבוה ביותר, במהירות גבוהה ובתנועת מפרק רחבה בעומסים שמגיעים לעשרות קילוגרמים. בין היתר ניתן לראות שימוש בטכנולוגיית Multi-Robot לסנכרון מלא שמאפשר עבודה של עד שמונה רובוטים במקביל וכן דגמים שמאפשרים עבודה היברידית שמשלבת פעולות מכונה עם פעולות אנושיות.
רובוט העוסק בריתוך קשת הוא הרובוט הנפוץ יותר והוא מספק יכולות המהוות תחליף ממוכן ואוטומטי לעבודת הריתוך הידנית. בקצה הזרוע מורכבת ידית ריתוך המחוברת לרתכת, שמתופעלת בתכנות מוקדם לביצוע משימות ריתוך מוגדרות מראש (ניתן, כמובן, להעביר את הרובוט תכנות מחדש בהתאם לאופי המוצר שהוא נדרש לרתך). ריתוך קשת נקרא כך בשל הקשת שנוצרת בתהליך הריתוך על ידי פריקה חשמלית בין האלקטרודה שמחוברת לרתכת המופעלת בגז ובין המתכת שאותה מתיכים בחום עצום.
עיון בקטלוג של ענקית הרובוטיקה היפנית יאסקווה YASKAWA , הפועלת בכ-70 מדינות ברחבי העולם ומפעילה גם זרוע ישראלית, מגלה מבחר דגמים של רובוטים בריתוך קשת תחת המותג הבינלאומי הנפוץ ביותר בעולם, YASKAWA MOTOMAN. הדגמים הללו מספקים מענה לאתגרים השונים שמציבה עבודת הריתוך בתעשיות השונות ונבדלים זה מזה בעוצמת העבודה, במהירות הריתוך, בהיקף המשקל שניתן להעמיס על הרובוט, בטווח התנועה שלו, במספר המפרקים שמהווים אותו ובטכניקות הריתוך השונות (דוגמת ריתוך פלזמה, ריתוך TIG, ריתוך MAG, ריתוך MIG וריתוך CO2).
רובוט בריתוך לייזר מספק גישה מתקדמת יותר לחיבור מתכות כאשר את הריתוך המסורתי בחום מחליפה קרן לייזר. במקרה של ריתוך לייזר רובוטי, הרובוט נושא ראש לייזר המותקן על לוח הפנים של זרוע הרובוט. לראש הלייזר אופטיקה של מיקוד לאור הלייזר ומנגנון בקרת גובה אינטגרלי.
הרובוטים בריתוך לייזר משמשים בעיקר בתעשיות נקיות, בעוד שאת הרובוט בריתוך קשת ניתן למצוא כיום כמעט בכל ענפי התעשייה המסורתית, הקלה והכבדה. עם זאת, ניתן לראות שילוב של הרובוט בריתוך קשת גם בתעשיית ההייטק, שכן גם אם לא מדובר ברמת גימור המשתווה לזו של קרן לייזר, עבודת הריתוך באמצעות רובוט מספקת תוצר סופי נקי, מדויק ומהוקצע ברמות על אנושיות.
איכות הריתוך משתפרת
וזו, כנראה, המעלה הגדולה ביותר של המעבר לשימוש ברובוטים בתהליך של ריתוך אוטומטי. רתכים מקצועיים מביאים לעבודתם מיומנויות ייחודיות שאין לזלזל בהן, אבל אפילו הרתכים הטובים ביותר לא יכולים לבצע פעם אחר פעם עבודה שתביא לתוצאות זהות. גורמים כמו התאמת חלקים, ארגונומיה, ניסיון ועייפות תורמים לפערים באיכות העבודה. המשמעות יכולה להיות בזבוז ניכר של זמן וכסף – בין אם לטובת ביצוע עבודה מחודשת ובין אם בשל הצורך לקחת ריתוך לא מהוקצע ולהעביר אותו לערמת הגרוטאות.
לעומת זאת, מערכת ריתוך אוטומטית ניתנת לתכנות עם תנועות ופרמטרים מדויקים שיביאו להשלמת ריתוך באותו האופן בכל מחזור עבודה. התוצאה היא עקביות מוחלטת באיכות העבודה ושמירה על רמת ביצוע אופטימלית. וכשהריתוך מובטח להגיע לרמה גבוהה - גם איכות המוצר המוגמר תהיה גבוהה יותר.
והאיכות היא כמובן לא הפרמטר היחיד שמשתנה, שכן גם התפוקה בעבודה צפויה לעבור שינוי דרמטי. רובוט, צריך לזכור, עובד ללא יציאה לשירותים, חופשות או שינויים במשמרות. רובוט ריתוך פועל במהירות עקבית ללא זמן סרק (לא תאמינו כמה מזמן העבודה הולך על בדיקת הודעות בטלפון, הפסקות קפה או סתם, הסחות דעת) באופן רציף, כל עוד לא עוצרים אותו. זה מצטבר ליותר זמן פעולה, כך שקצב הייצור הכולל גבוה יותר.
הגורם האנושי משנה סביבת עבודה
הגורם האנושי לא מנוטרל לחלוטין ממערך העבודה - אך אופי העבודה משתנה לעתים קרובות. עובדים נדרשים כדי לפקח על הריתוכים של הרובוט, לשמור על זרימה קבועה של רכיבים ואפילו לפתור תקלות או להתאים ציוד. היעד הוא לייצר ממשק אדם-מכונה (HMI) שיאפשר לארגון להוציא את המיטב הן מהרובוט – והן מהעובדים שיתפעלו אותו.
בין המשימות שידרשו מגע אנושי:
- ניטור פעולות ופיקוח על הזרמה קבועה של רכיבים.
- בדיקת אחידות והכנה נכונה של רכיבים נכנסים (למשל: הכנה למפרקים, התאמה, זוויות) שכן רובוטים, בניגוד לרתכים אנושיים, לא ידעו לבצע התאמות תוך כדי תזוזה במקרה של חלק לא אחיד שהוכנס למערכת.
- התאמת עמדת הריתוך לעבודה (הן של הרובוט והן של האדם המלווה אותו).
- ניטור נתונים על שימוש בחומרים מתכלים, פרמטרי ריתוך וייצור.
- יישום מומחיות ריתוך כדי להבחין בפגמים שנוצרו במהלך עבודת הרובוט וביצוע התאמות בהתאם לצורך.
- תחזוקת הרובוט כדי לשמור על תקינותו.
- קישוריות בין עמדות פעולה שונות - וידוא שחלקים מוגמרים עוברים לתחנה הבאה ביעילות וכו'.
וכן, חשוב לציין שגם לאחר שילוב של רובוטים בתהליך הריתוך, יהיה עדיין מקום לשילוב של רתכים אנושיים במערך העבודה – אבל בהיקפים שונים לחלוטין. רתך מקצועי יידרש לעתים להשלמת תהליכי ריתוך מורכבים, שכן ישנן משימות שדורשות גישה מעודנת יותר, יצירתיות ומענה לבעיות ממוקדות שפס ייצור לא יכול לפתור. עם זאת, אוטומציה של תהליכי העבודה תפחית את מספר הרתכים שנדרשים שכן רתך מיומן אחד יכול לפקח על מספר תאי ריתוך אוטומטיים.
העבודה פיזית, הבינה מלאכותית
כפי שבוודאי כבר הבנתם, מערכת ריתוך רובוטית היא הרבה יותר מסתם זרוע מכנית המחזיקה ברתכת (או בקרן לייזר). הרובוטים המרתכים המתקדמים של YASKAWA MOTOMAN, למשל, מצוידים במערכות ניהול, ניטור ובקרה ממוחשבות, שפועלות על עקרונות של בינה מלאכותית (AI). המערכות הללו אחראיות על תכנות מדויק של הרובוט לביצוע מלאכת הריתוך באופן מדויק – אך עושות הרבה מעבר לזה. בין היתר המערכת מסוגלת לנטר סטטיסטיקות ייצור ולבדוק נתונים כמו הזמן של מחזור העבודה ומספר היחידות שהושלמו ביחס ליעדים. כמו כן המערכות מצוידות בתוכנה למעקב אחר גורמים שמתפעלים את הרתכת עצמה כמו לחץ גז, הזרם שלו, צריכת החיווט לאורך זמן וכיו"ב.
כל הנתונים הללו, ורבים אחרים, מופיעים בהקשה פשוטה על מסך החיווי של מפעיל הרובוט ומאפשרים לזהות מגמות בתהליכי העבודה, גם כאשר אלה אינן קשורות ישירות לתפעול הרובוטי. מעבר לכך, הבקרה הממוחשבת מאפשרת לזהות בעיות תחזוקה פוטנציאליות עוד בטרם נוצרה התקלה ולבצע התאמות ושיפורים במהלך העבודה.
