Börja med arbetsmomentet och produktionsflödet
En robot kan upprepa en programmerad rörelse med hög precision. Men om detaljerna kommer in i fel position, fixturen hindrar åtkomsten eller nästa station inte hinner ta emot produkterna kan hela processen ändå bli instabil. En fungerande robotcell kräver därför att robot, verktyg, fixturer och materialflöde utformas tillsammans.
Första steget är att undersöka arbetsmomentet som ska automatiseras. Vilka produkter ska hanteras? Hur varierar deras mått och utförande? Vilka kvalitetskrav gäller, och var uppstår väntetider i dagens produktion? Svaren avgör både cellens utformning och om robotisering är en lämplig lösning.
Produktionsvolymen behöver också bedömas tillsammans med produktvariationen. En cell som är effektiv för långa serier kan kräva omfattande omställningar när många olika artiklar ska tillverkas.
Fixturering och åtkomst styr förutsättningarna
Robotens repeterbarhet hjälper föga om arbetsstycket placeras olika från gång till gång. Vid exempelvis robotsvetsning behöver detaljerna hållas i en definierad position samtidigt som svetspistolen kommer åt fogarna med rätt vinkel.
Utformningen av fixturer för robotiserad produktion påverkar därför både kvalitet och cykeltid. Styrningar, stöd och spännelement behöver anpassas till detaljernas toleranser och de krafter som uppstår under processen. Vid svetsning måste även värmepåverkan och deformation beaktas.
Fixturen ska dessutom fungera i operatörens vardag. Det behöver gå att ladda och lossa detaljer, rengöra anläggningsytor och byta slitdelar utan onödiga ingrepp. En konstruktion som ger god åtkomst för roboten kan annars bli svår att använda och underhålla.
Räkna på hela cykeln
Robotens arbetstid är bara en del av cellens cykeltid. Inmatning, fastspänning, kontroll, verktygsbyten och utmatning tar också tid. Om något av dessa moment blir en flaskhals begränsas kapaciteten även när roboten arbetar snabbt.
När kundanpassade robotceller planeras behöver hela arbetsförloppet därför analyseras. I vissa tillämpningar kan operatören ladda en station medan roboten arbetar i en annan. I andra krävs buffertar för att hantera variationer mellan cellen och angränsande maskiner.
Simulering kan användas för att undersöka räckvidd, åtkomst och möjliga kollisioner före tillverkning. Beräknade cykeltider behöver därefter verifieras med verkliga detaljer och processförhållanden.
Styrningen måste hantera avvikelser
Robot, PLC, givare och ansluten utrustning behöver utbyta tydliga signaler. Cellen ska kunna kontrollera att förutsättningarna för nästa moment är uppfyllda, exempelvis att en detalj finns på plats och att rätt program har valts.
Lika viktigt är vad som händer när något avviker. En utebliven givarsignal, felaktig detalj eller avbruten cykel behöver leda till ett begripligt tillstånd. Operatörspanelen bör visa vad som har hänt och vilka åtgärder som behövs.
Återstart efter stopp behöver planeras redan under konstruktionen. Om en detalj ligger kvar eller ett moment bara är delvis utfört måste styrningen hantera detta innan processen fortsätter.
Säkerhet och underhåll behöver ingå från början
Robotcellens risker behöver bedömas för både normal drift och arbeten som felsökning, rengöring och underhåll. Arbetsmiljöverkets vägledning om riskbedömning inför förändringar i verksamheten ger stöd för att undersöka hur en ny produktionslösning påverkar arbetet.
För robotceller behandlar även ISO 10218-2 säkerhet vid integration av robotceller, inklusive konstruktion, driftsättning, användning och underhåll. Bedömningen behöver omfatta hela tillämpningen med robot, verktyg, arbetsstycken och anslutna maskiner.
Vid provkörning bör cellen verifieras mot överenskomna krav på kapacitet, kvalitet, omställning och hantering av avvikelser. Då prövas hur lösningen fungerar under de förhållanden den faktiskt ska användas i.
