Cobot eller Collaborative Robot (Kollaborativ robot på svenska) var ett begrepp som myntades av tillverkaren Universal Robots när de 2008 lanserade den första coboten på världsmarknaden. Idag finns en mängd robotfabrikat som har kollaborativa robotar; Fanuc, Omron, Doosan m.fl.

En cobot kan användas till mycket och där vi hittills ser flest robotar världen över så är det maskinbetjäningsapplikationer. Tänker man efter så är det rätt självklart. Maskinen är redan automatisk, vare sig det är en kantpress, svarv eller fräs så gör den samma sak om och om igen förutsatt att det är en styrd sådan.

Det som nu börjar komma mer och mer är att vi börjar kika på att automatisera mer manuella arbetsflöden och det vi ska kika på i denna lilla artikel är svetsning.

Att svetsa med robot är inget nytt

Det har gjorts länge och man kan ofta se dessa enorma robotceller stående i fabrikerna med mängder av skyddsbarriärer framför. De rör sig snabbt och man har oftast en lägesställare kopplad synkroniserad med roboten så att man alltid ska svetsa i bästa läge. Dessa robotceller byggdes oftast i en tid när avancerade strömkällor/svetsprocesser inte var utvecklade ännu, men har uppgraderats efter hand med nya strömkällor. 

Därtill så är det sällan en svetsare som programmerar en industrirobot utan det är en "robotprogrammerare" som kan manövrera roboten, men svetsaren som kan bedöma svetskvaliteten och justera parametrar är sällan med.

Idag har vi moderna strömkällor och andra tillsatsmaterial vilka gör det möjligt att svetsa bra nästa oavsett vilket läge vi svetsar i och vi har tillsatsmaterial idag som lämpar sig mer för robotsvetsning än de gör för manuell svetsning. Vi har även svetsprocesser som är framtagna för att svetsa just i robot för att de kan svetsas så snabbt att ingen manuell svetsare skulle kunna göra arbetet konsekvent.

Skillnaden mellan industrirobot och cobot

Cobot är inte svaret på allt, det finns fortfarande tillfällen då en industrirobot är att föredra framför en kollaborativ dito.

Räckvidd

När det kommer till räckvidd har vi kollaborativa robotar som närmar sig 2000 mm. Universal Robots släppte nyligen, under Automatica i München 2022, sin nya arm UR20 som har 1750 mm räckvidd.

Ser man däremot till de allra flesta fall där vi ska svetsa är detta inte en begränsning. Den robotarm som vi använder mest för svetsapplikationer är UR10e och denna robotarm har en räckvidd på 1300 mm till nosen. Därefter kommer ett slangpaket och hållare för dito vilket gör att man kan svetsa stycken som är 2000x1000 mm med smart placering utav robotcentrum.

Nyttolast

När det kommer till att lyfta riktigt stora objekt så finns det i dagsläget ingen kollaborativ robot som lyfter mer än 25 kg, så de går helt bort.

Återigen är det dock så att när det kommer till svetsning är nyttolasten sällan mer än 4 kg, vilket ger oss mycket spelrum om man kikar på UR10e som lyfter 12,5 kg i utsträckt läge. Det är alltså definitivt inte nyttolasten som sliter ut en cobotarm vid svetsning.

Hastighet

När man ska köra en cobot i kollaborativt läge säger normerna att någonstans mellan 200-300 mm/s fortfarande är kollaborativt.

Kikar vi på själva svetsningen så är det sällan man svetsar i högre än 1 m/min, vilket alltså är 17 mm/s. Det är alltså inte här begränsningen ligger, men kikar vi sedan på luftrörelserna mellan svetsförbanden ja då blir det väldigt stor skillnad när vi kan köra en innesluten industrirobot för svetsning i 1000 mm/s i snitt utan större problem.

Här får man helt enkelt kika på behovet av takttid. Är det snabbt, ja då får man nog välja en industrirobot istället.

När väljer man en kollaborativ robot?

Enkelt sagt kan man säga, när ingen av ovanstående tre innebär ett hinder för applikationen. Den sista delen som i vår åsikt innebär ett hinder, men som inte alltid behöver vara det är när man vill lägga till flera axlar på svetsningen. Vi säger att det inte alltid behöver vara det, men det är för att komplexiteten direkt blir avsevärt större för svetsningen. Stationen kommer dessutom att bli onödigt specifik, vilket inte är tanken med cobotsvetsning.

Lågserietillverkning

Kanske börjar ni svetsa konsoler, staket, pizzaplåtar, eller någonting annat enkelt och repetitivt. Självklart ska repetitivt svetsarbete inte göras med en manuell svetsare, det är klockrent arbete för en cobot. Svetsaren ställer snabbt in coboten precis såsom svetsaren skulle ha svetsat objektet själv. Visar sedan hur många positioner som roboten ska köra programmet då, laddar upp detaljerna i positionerna och sedan trycker på startknappen och går därifrån.

Stora objekt med mycket svetsning

Det är inte bara när det kommer till repetitiva serier som cobot lämpar sig väl. När det kommer till påsvetsning, längssvetsning eller överhuvudtaget svetsning där det är lång svetstid så passar det alldeles ypperligt att använda sig utav cobot. Här i bilden ser ni en skopa där man när man svetsar manuellt och svetsar i slitmedar spenderar ca 3 timmar total tid på objektet. För att programmera detta tar det ca 30 min och sedan svetsar roboten klart själv, det är alltså väldigt mycket tid som friställs den kompetenta svetsaren.

En längre film om Vattholma Mekano och deras cobot kan ni se här nedan.

Häftning

Svetsar ni redan allt i robot, men all häftning görs manuellt i fixtur? Händer det att ni skjuter häftor vid robotsvetsningen? Förmodligen är det så att alla era svetsare inte följer den häftsekvens som ni har bestämt eller så är det så att någon kanske svetsar lite mer slarvig strax före fikapausen och lunchen när de har lågt blodsocker.

Här ska ni definitivt stoppa in en cobot som gör häftjobbet åt er. Då vet ni precis hur häftningen är utförd varje gång.

Ni får inte tag på svetsare

Kanske ingen av ovanstående passar in på er verksamhet, men ni har ändå en del återkommande jobb och ni får helt enkelt inte tag på svetsare för att göra klart jobben i tid. Då ska ni utöka er verksamhet med en cobot som hjälper er. Den som är bäst på att svetsa i verksamheten får då helt plötsligt en liten "klon" av sig själv som aldrig klagar på att den är hungrig, aldrig är sen till jobbet och är dåligt betald.

Hur går det till?

Det finns många system för att svetsa med kollaborativ robot. De system som vi säljer och installerar är Lorch Cobot från Lorch Schweisstechnik, Smooth Tool från Smooth Robotics och COBRO från Voestalpine Böhler Welding.

Gemensamt för alla tre systemen är att vi svetsar med dem och vi kan svetsa både MIG/MAG eller TIG. Det som skiljer dem åt är deras omfattning och deras programmeringsgränssnitt, själva mjukvaran till roboten.

Lorch Cobot och COBRO är två system som är låsta till strömkällefabrikat, i ena fallet till strömkällor från LORCH och i andra fallet från Böhler/Selco. Smooth Tool är ett system som är utvecklat oberoende av strömkälletillverkare och är således agnostiskt till strömkällefabrikat. Nedan kommer jag att beskriva två olika scenarion för hur Smooth Tool kan användas.

Enklast möjliga Digital I/O

Har man en strömkälla som man tycker om, varför ska man då byta ut den bara för att man vill komplettera med en cobot? Det behöver man heller inte. Med hjälp av Smooth Tool Digital I/O koppling så kan vi koppla in oss på vilken strömkälla som helst, ja till och med en gammal stegomkopplad svets. Det enda vi gör då är att vi kopplar in oss på eurokopplingens pinnar för att starta och stoppa ljusbågen, samt att vi kopplar in en sensor på jordkabeln som känner av ström. Därefter är det bara att programmera med Smooth Tools gränssnitt för svetsning. På det här sättet kan vi även koppla in en plasmaströmkälla eller varför inte en lasersvets?

Avancerad Ethernet/IP

Med moderna strömkällor kommer fina processer och avancerad processtyrning. Med Smooth Tool kan man även styra sådana strömkällor. Ser man till vilka fabrikat som går att styra med Smooth Tool så är det i dagsläget ESAB, Kemppi, EWM och Fronius. Fler och fler strömkällefabrikat läggs till vartefter tiden går, men gemensamt är att strömkällan måste ha ett robotinterface som kommunicerar med Ethernet/IP. Då finns möjligheten att koppla in strömkällan och inte bara starta och stoppa svetsning utan även styra strömkällans parametrar etc vid svetsning.

Här nedan ser ni en genomgång av Smooth Tool som vi gjort i vår verkstad.

Hur är det med CE-märkning?

Ja, det är ju den stora frågan som alla ställer sig. Hur kan ett cobotsvetssystem utan grindar vara säkert, medan man behöver ha stora säkerhetssystem kring en industrirobotsvets?

Svaret ligger i hård och mjukvaran. I den kollaborativa robotarmen är varje utav de sex lederna konstant övervakade med sensorer. Det gör att om coboten stöter på någonting avvikande utanför robotens parameterområde så stannar robotprogrammet. Det kan vara att roboten t.ex. stöter emot en operatör som står i vägen. Operatören kommer då inte till skada utan robotprogrammet startar.

Ja, men en svetstråd med 25 mm utstick som går i 300 mm/s in i ett öga kan göra väldigt mycket skada innan robotarmen stannar. Det är helt sant och detta begränsas med hjälp av programmeringen i mjukvaran. I skyddssystemet för roboten kan vi programmera så att svetspistolen aldrig får röra sig i vissa vinklar, på så sätt avvärjer vi denna fara.

Ja, men skenet från ljusbågen är ju skadligt. Ja, det stämmer och det avgörs från fall till fall vad som behöver göras för att kunna CE-märka just den installationen. Det vanligaste som vi lägger till för att kunna CE-märka en station är en ljussiren med blinkande lampor som indikerar när ljusbågen tänds, en separat operatörspanel med ytterligare nödstopp på, samt självklart ljusridå som man i alla fall har vid svetsningen.

Det viktiga här är att ni tar hjälp av en duktigt integratör som har erfarenhet av svetsning som det finns många av i Sverige, bl.a. vi på Svenska Elektrod AB.

Vad kostar det då?

Det beror lite på vad man vill ha, men har man redan ett gediget svetsbord, en strömkälla som man vill använda sig av, utsug finns på plats och ljusridåer. Då kommer man undan med runt 450 000 SEK. Har du då 50 % beläggning i roboten och en avskrivningstid på 3 år. Då kostar robotinstallationen er 188 kr i timmen. Vill man sedan utöka det med ny avancerad strömkälla, med extra matarverk för att kunna punkta detaljer med samma strömkälla, utsugspistol och högvakuumenhet ja då springer det iväg lite och oftast brukar våra system landa strax under eller strax över 600 000 SEK.

Är ni intresserade av att börja med cobotsvetsning hos er? Fyll i formuläret nedan så hör vi av oss inom kort!