생산적인 용접 공간 최대화

낭비를 줄이고 작업 흐름을 개선하기 위해 린 제조 원칙에 따라 설계된 로봇 아크 용접 워크셀은 다양한 산업 분야에 걸쳐 많은 산업 응용 분야에 정확성, 신뢰성, 다양성 및 속도를 제공할 수 있습니다. 일부 제조업체는 시장에서 가장 효율적인 로봇 작업셀이 설치 공간이 가장 작은 작업셀이라고 주장하지만 고려해야 할 다른 요소가 있습니다. 귀중한 바닥 공간을 가장 효율적으로 사용하는 방법은 무엇입니까?

제조업체가 주어진 투자 회수 기간 동안 최대 투자 수익(ROI)을 얻으려면 주어진 응용 프로그램 및 부품 유형을 처리하기 위해 가능한 가장 효율적인 작업 셀을 사용하는 것이 필수적입니다. 최근 구매 추세에 따르면 추가 로봇이 포함된 더 큰 로봇 작업 셀을 구매하면 처리량을 늘리고 제품 품질을 개선하여 노동력 부족을 충족하고 프로세스에서 고객 요구를 충족할 수 있는 보다 생산적인 솔루션이 될 수 있습니다.

아시아에 기반을 둔 많은 제조업체가 설치 공간이 작은 로봇 작업셀이 가장 좋다고 강조하지만 미국의 회사는 일반적으로 바닥 공간에 대한 관심이 적습니다. 그러나 제조업체가 생산성 향상을 위한 이니셔티브를 이행하려고 함에 따라 이러한 사고방식이 바뀌고 있습니다. Yaskawa는 ArcWorld ^® 의 일부인 다양한 표준 용접 작업셀을 만듭니다. 시리즈. 이러한 셀은 바닥 공간 생산성에 기여하는 6가지 요소를 설명하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 이러한 요소는 최근 구매 추세를 설명하고 공장 현장에서 더 많은 생산성을 얻기 위한 추진 동기를 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.

고려해야 할 6가지 핵심 요소:
워크셀 효율성에 대한 답은 특정 요소를 비교하고 간단한 비율을 검토하는 데 있을 수 있습니다. 로봇 작업셀 생산성을 평가하기 위해 제조업체는 다음을 고려해야 합니다.

1. 부분 영역
   부품 면적은 단순히 제품을 지지하기 위해 필요한 공간입니다. 예를 들어, 자동차 시트 공급업체는 리클라이너 브래킷, 앞좌석 및 하위 조립을 위한 60/40 분할 뒷좌석 프레임 간에 분명한 크기 차이가 있습니다. 툴링으로 고품질 부품을 효과적이고 효율적으로 생산할 수 있는 충분한 부품 영역을 확보하는 것이 핵심입니다. 부품을 배치하는 것도 요인입니다. 부품의 방향을 다시 지정해야 하는 경우 더 큰 3차원 볼륨이 필요합니다.
   
2. 작업셀 영역
   이는 전체 작업셀 공간의 크기 또는 로봇 시스템이 포함하는 공장 바닥의 바닥 공간을 나타냅니다. 제조업체는 더 작은 셀을 바닥 공간을 보다 효율적으로 사용하는 것으로 볼 수 있습니다. 셀의 풋프린트는 고려해야 할 타당한 문제이지만 풋프린트만을 기준으로 로봇 시스템을 선택하는 것은 이상적이지 않습니다. 마찬가지로 단일 스테이션 작업셀은 두 개의 스테이션 셀과 비교할 때 한 쌍으로 평가되어야 합니다.
   
3. 안전 영역
   작업자가 안전 규정을 준수하기 위해 포지셔너 인덱싱 중에 비워야 하는 열린 공간을 안전 영역이라고 합니다. 일부 제조업체는 안전 영역 공간을 최소화하기 위해 롤업 도어가 있는 로봇 작업 셀을 사용자 정의합니다. 이 영역 내부의 작은 부품을 위한 서스펜션 부품 상자는 이 공간을 활용하고 인체 공학을 개선하는 데 도움이 됩니다.
   
4. 작업자/부품 보관 영역
   작업자 영역은 작업자가 셀 툴링에 부품을 잡거나 넣는 공간을 말합니다. 안전 공간이 있는 셀은 잠재적으로 작업자를 부품 보관소로 가득 채울 수 있으며, 단일 스테이션 작업셀에 더 넓은 통로를 장착해야 합니다. 단일 스테이션 작업셀이 서로 마주보게 배치되는 경우가 있으므로 작업자가 하나를 로드한 다음 통로 반대쪽에 있는 셀에 서비스를 제공합니다.
   
5. 로봇 수량
   워크셀에서 아크 용접 로봇(또는 작동하는 토치를 가리키는 "아크")의 수는 로봇 솔루션을 선택할 때 가장 중요합니다. 두 번째 또는 세 번째 로봇을 추가하면 바닥 공간에 거의 또는 전혀 영향을 주지 않으면서 용접 생산을 거의 두 배 또는 세 배로 늘릴 수 있습니다. 이는 주어진 작업 셀의 "아크 밀도"를 증가시킵니다.
6. 비용
   워크셀의 가격은 설계 및 구현의 모든 단계에서 고려됩니다. 많은 경우 포지셔너, 셀 컨트롤 및 툴링이 포함된 경우 로봇이 비용의 더 적은 비율을 차지합니다. 레이저 센서와 같은 다른 항목도 비용을 증가시킬 수 있지만 주기 시간을 개선할 수 있습니다. 고객의 부품 및 처리량 요구 사항은 매우 효율적인 셀을 만들 때 이러한 비용 추가 기능의 가치를 결정합니다.

신청
주어진 애플리케이션 및 부품 유형에 대해 가장 생산적인 작업셀을 선택할 때 제조업체는 작업셀 효율성에 영향을 미치는 주요 요소를 비교 평가해야 합니다. 예:

• 부품 면적 / 작업셀 면적 =부품 대 작업셀 면적 비율
• 부품/워크셀 X 아크 로봇 수량 =아크 밀도 또는 워크셀 생산성 비율
• 바닥 공간에 대한 $ 비율 및 아크 수 =가치 비율
• 통합 비용(작업셀당 1배):PLC +HMI + Power Drops + Tooling + 기타

예 1: 작업장이나 자동차 회사는 2개의 플랫 테이블 스테이션이 있는 중소형 제조용 소형 작업셀인 ArcWorld C-52(AWC-52)를 고려할 수 있습니다(AWC-52S에는 터닝 부품용 헤드스톡이 있음). 이 셀은 소형 패키지로 다음과 같은 강력한 성능을 제공합니다.

• 감소된 공간
• 6축 Motoman ^® 1개 로봇
• 접이식 도어
• 통합 용접 패키지
• 최대 부품 크기(mm) 760 x 700 용량

부품 크기에 따라 더 작은 작업셀을 선택하는 것이 바닥 공간을 가장 잘 활용하는 것처럼 보일 수 있지만 작업셀의 총 면적과 함께 더 작은 부품 크기를 고려하면 이 셀의 전체 면적 효율성은 12%에 불과합니다.

셀의 생산 능력을 평가할 때 아크 용접 로봇의 대수도 평가했습니다. 부품 면적 대 로봇 비율을 계산하고 이를 아크 수와 비교한 결과 단일 로봇으로 인해 AWC-52 작업 셀 생산성 비율이 여전히 12% 효율성인 것으로 확인되었습니다. 낮은 진입 비용, 빠른 램프 업 시간, 협소한 설치 공간 설계 및 손쉬운 보호 기능에도 불구하고 이 작업 셀은 일부 제조업체에 비해 부족할 수 있습니다.

마찬가지로 소형 단일 스테이션 작업셀은 두 개의 스테이션 셀과 비교하여 한 쌍으로 평가해야 합니다. 이러한 유형의 구성은 프로세스에 추가 아크 용접 로봇을 추가하지만 작업자 영역에 더 많은 공간을 추가합니다. 이 워크셀은 포지셔너의 스위프 시간을 없애지만 작업자가 걸어야 하므로 인체 공학이 좋지 않고 잠재적으로 주기 시간이 증가합니다.

일부 제조업체는 작업자 공간이 단일 작업자에 의해 관리되는 서로 마주보는 셀을 배치합니다. 이를 통해 2대의 로봇과 파트/워크셀 영역을 기준으로 생산성 비율을 최대 30%까지 높일 수 있습니다. 2개의 셀을 사용하면 통합 비용이 2배 증가하며 이는 자동화 툴링을 사용하는 자동차 제조업체에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

예 2: 포지셔닝이 필요하지 않은 작은 부품을 용접하기 위한 작업셀을 찾는 제조업체는 더 큰 ArcWorld 1000(단일 로봇 구성) 또는 ArcWorld 1200(이중 로봇 구성)을 고려할 수 있습니다. 중소 규모에서 대량 용접 애플리케이션을 위한 중소 규모 부품 생산을 위해 사전 엔지니어링된 이 ArcWorlds 기능은 다음과 같습니다.

• 고속 서보 턴테이블(60인치 또는 72인치 테이블 상단)
• 6축 Motoman 로봇 1~2개
• FSU(기능 안전 장치)
• 통합 용접 패키지
• 최대 부품 크기(mm) 1,000 x 474 용량

동일한 하위 어셈블리 비교(예 1 참조)를 사용하여 AW1000 셀은 부품 영역 대 작업 셀 영역 비율을 사용하여 10% 효율이 있는 것으로 나타났습니다. 고속 서보 턴테이블의 도입에도 불구하고 안전 영역의 존재는 작동 중에 사용할 수 없는 "데드 스페이스"를 생성했습니다. 긍정적인 측면은 조작자 영역이 조작자의 움직임을 최소화하여 더 나은 인체 공학을 만든다는 것입니다.

부품 면적 대 작업 셀 면적 비율과 관련하여 아크 밀도를 계산했을 때 이 구성(AW1200)에 추가 아크 용접 로봇을 추가하면 전체 작업셀 생산성을 19%로 높입니다. 다른 ArcWorld 작업셀 간의 정가를 비교할 때 AW1200은 모든 작업셀 중 가장 낮은 가격/아크를 나타내므로 좋은 가치를 제공합니다. 이 셀에는 1x 통합 비용만 있습니다.

예 3: 당사의 가장 인기 있는 워크셀인 관람차 포지셔너가 장착된 AWIV-6000 시리즈는 바닥 공간을 가장 효율적으로 사용할 수 있도록 합니다. 중대형 부품 생산을 위해 사전 설계되었으며 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 고속 용량, 공간 절약형 슬림형 포지셔너
• 1, 2, 3 또는 4개의 6축 Motoman 로봇
• 기능 안전 장치(FSU)
• 통합 용접 패키지
• 최대 부품 크기(mm) 4,000 및 1,525 용량

동일한 바닥 공간 효율성 비교(예 1 및 예 2 참조)를 사용하여 ArcWorld IV-6000 시리즈 셀은 부품 영역 대 작업 셀 영역 비율을 사용하여 30-34% 효율적인 것으로 나타났습니다. 부품 영역과 워크셀 영역에 고속, 슬림형 포지셔너를 추가하여 셀의 효율성을 높인 반면, 안전 영역의 존재는 여전히 작동 중에 사용할 수 없는 "데드 스페이스"를 생성했습니다. 일부 제조업체는 라이트 커튼이 사용하는 거리를 줄이기 위해 롤업 커튼을 사용하여 안전 영역을 확장했습니다.

ArcWorld C-시리즈 및 ArcWorld 1000 시리즈 워크셀 사례에서와 같이 아크 용접 로봇의 존재는 각 셀의 생산성 요소를 높였습니다. ArcWorld IV-6000 시리즈의 각 셀에 대한 부품 면적 대 워크셀 면적 비율과 관련하여 아크 밀도를 계산한 결과는 다음과 같습니다.

• AWIV-6000SL 부품면적/워크셀 X 아크로봇 1대 =생산성 비율 60%
• AWIV-6200SL 부품면적/워크셀 X 아크로봇 2대 =생산성 비율 67%
• AWIV-6300SL 부품면적/워크셀 X 아크로봇 3대 ​​=생산성 100%

부품 영역 대 작업 셀 비율과 관련된 아크 밀도는 ArcWorld IV-6300SL에 더 큰 비율을 제공하여 표준 구성에서 가장 유연하고 생산적인 작업 셀이 되었습니다.

반복 고객은 3개의 로봇과 3미터 포지셔너 범위가 있는 AWIV-6300 셀에서 4개의 로봇(AWIV-6400)과 4미터 포지셔너 범위가 있는 셀로 변경했습니다. 이로 인해 고객의 부품 면적 대 셀 면적(바닥 공간 효율성)이 34%에서 36%로 약간 향상되지만 아크 밀도 비율(또는 생산성 효율성)은 101%에서 143%로 크게 증가합니다. 또한 더 많은 로봇을 추가하는 것은 PLC, HMI, 툴링, 보호 및 유틸리티 드롭과 같은 셀 통합 비용이 증가하지 않기 때문에 비용 효율적인 솔루션입니다.

결론:
소형 로봇 작업실은 설치 공간을 줄여주지만 반드시 바닥 공간을 가장 효율적으로 사용하는 것은 아닙니다. Job Shop은 바닥 공간의 가장 유연한 사용을 결정하기 위해 작업 셀 공간과 관련하여 부품 크기 용량을 평가할 수 있습니다. 또한 작업 공간의 생산성을 높이기 위한 노력의 일환으로 자동차 회사는 작업 영역을 약간 확장하여 더 많은 로봇을 추가하는 것을 고려할 수 있습니다. 통합 비용을 포함하여 몇 가지 서로 다른 작업셀 구성의 비용을 평가하면 제조업체가 작업 공간의 가치를 극대화하는 데 도움이 될 수 있습니다.