Как конструкция с над 300 заварки стана продукт, който се произвежда бързо, с постоянно качество и предвидима себестойност

Първите NEON SMART колички бяха заварени ръчно. Двама заварчици правеха три броя на смяна. Днес роботизираната клетка заварява двайсет и четири за половин смяна — със същата геометрия при всяко изделие.

Задачата

NEON SMART е индустриална транспортна количка за плоскости — здрава, с нисък център на тежестта и товароносимост, която издържа ежедневна работа в производствена среда.

Шасито не е сглобено от стандартни профили. То се състои от множество специално проектирани детайли, изрязани с лазер, огънати и заварени един към друг.

Още при проектирането детайлите бяха направени така, че да се позиционират взаимно чрез технологични отвори и сглобки. Това улеснява монтажа и осигурява повторяемост на геометрията.

Конструкцията не тръгна от готова идея. NEON SMART премина през три последователни варианта — от класическа висока количка до финалната форма с колела, прибрани в корпуса, и с 22% по-нисък център на тежестта.

Инженерна скица в три стъпки: висока количка с открити колела, междинен вариант и финалната NEON SMART с колела в корпуса и с 22% по-нисък център на тежестта — Развитието на конструкцията в три стъпки

Но след сглобяването остава най-трудоемката операция.

Само долната част на шасито съдържа над 250 заварки. В горната конструкция има още над 50. Тоест една готова количка изисква над 300 отделни заваръчни операции.

300+заварки на изделие
2въртящи джига
360°позициониране
3 → 24колички: от три на смяна с двама заварчици до двайсет и четири за половин смяна

Инженерен подход

Заварено стоманено шаси върху перфорирана заваръчна маса, заварчик с горелка на заден план — Ръчно заваряване на шаси върху заваръчна маса — така се произвеждаха първите бройки

Първият етап — прототипиране

Първите десетки колички бяха произведени и заварени ръчно.

Това не беше компромис, а необходим етап. При прототипирането се променят детайли, отвори, огъвки, позиции на заварките и последователността на сглобяване — бързо и без разход за инструментална екипировка.

Тук предимството да разполагаме с различни технологии на едно място беше решаващо. Конструкцията се проектира, детайлите се изрязват с лазер, огъват се, сглобяват се и се заваряват. Готовият прототип отива на изпитание в реални условия. След тестовете корекциите се връщат в инженерния модел и се произвежда следващата версия.

Това е правилният подход за прототип. Но не за серия.

Когато прототипът стана продукт

След като конструкцията се доказа, задачата се промени.

Вече не търсехме начин да произведем една количка. Трябваше да произвеждаме десетки еднакви, с постоянно качество, предвидимо време и контролируема себестойност.

При над 300 заварки на изделие ръчното заваряване се превърна в основното ограничение.

Двама заварчици произвеждаха около три колички за една работна смяна.

Следващата инженерна стъпка беше логична.

Роботизираната клетка

За серийното производство внедрихме роботизирана система OTC FD-B4LS.

Роботът разполага със седем оси на движение. Към него са интегрирани два въртящи позиционера, всеки с товароносимост 500 кг и възможност за завъртане на 360°.

Това е особено важно при конструкция като NEON SMART. Вместо роботът да е ограничен до заварките, достъпни от една позиция, изделието се завърта автоматично по време на програмата.

Роботът заварява определена зона. Позиционерът завърта шасито. Роботът продължава със следващите заварки. Горелката достига до всички страни на сложната пространствена конструкция, без операторът да обръща тежкото изделие.

Роботът заварява дълга стоманена рамка, захваната в позиционера, до него бобина със заваръчна тел — Роботът заварява, вторият джиг чака зареждане

Два джига — роботът заварява, операторът подготвя

Най-важната характеристика на клетката не е самият робот, а организацията около него.

Докато роботът заварява от едната страна, операторът работи от другата. Освобождава готовото изделие, зарежда следващия комплект детайли и фиксира новата конструкция в джига.

Когато роботът приключи, системата преминава към подготвеното изделие от другата страна. От едната страна се заварява. От другата се подготвя следващото.

Човекът и роботът не изпълняват една и съща операция. Всеки прави това, в което е по-ефективен.

Роботът заварява кръгла тръба към квадратен фланец върху черна рамка — Заваряване на тръба към фланец — същата програма, всеки път

Роботът не разчита на идеалния детайл

При реалното серийно производство има фактор, който често се подценява.

Заварената конструкция никога не е абсолютно идеалният CAD модел. Има толеранси от лазерното рязане и огъването, минимални отклонения при сглобяването, деформации от самия процес.

Затова системата разполага с тактилно търсене. Чрез заваръчната тел роботът докосва предварително определени референтни точки и отвори на изделието. Преди определени операции проверява къде реално се намира детайлът и компенсира действителната позиция спрямо зададената.

Това е разликата между автоматизирано движение и реален роботизиран процес.

Инженерна бележка

Автоматизацията започва при проектирането

Най-важният извод от този проект не е, че роботът заварява по-бързо.

Роботизацията започва много по-рано. Още при проектирането трябва да се реши как ще бъде изрязан детайлът, как ще бъде огънат, как компонентите ще се самопозиционират, как ще бъдат фиксирани в джига, къде трябва да са заварките, как роботът ще ги достигне, как изделието ще се завърта, как операторът ще го зарежда.

Когато тези въпроси са решени в инженерната фаза, роботът не е отделна машина в края на производството. Той е част от начина, по който продуктът е проектиран.

Производствен маршрут

Идея → 3D проектиране → прототип → лазерно рязане → огъване → ръчно сглобяване и заваряване → изпитания → оптимизация → специализирани джигове → роботизирано заваряване → серийно производство.

Прототипът доказва идеята. Автоматизацията я превръща в индустриален продукт.