传统上，制造商依靠手工焊接来组装高混合度、低产量的产品。但是，更多公司正在转向新的灵活机器人，软件和控制品种。
术语“小批量”意味着不同的事情不同的人。这取决于行业和应用。例如，汽车工程师会考虑小批量为500件以下。然而，五个部分或更少可能意味着一个航天工程师同样的事情。
在焊接圆圈中，小批量通常是指生产环境，其中部件连接在一起的批次大小，重量或物理尺寸变化。设备通常必须在每个批处理之间停止并重新配置，创建空闲时间或停机时间。
“小批量可以有几种不同的定义方式，”捷恩斯系统集团(Genesis Systems Group)工艺工程经理卡罗尔·沃滕(Carol Woten)说。“如果客户只生产一次零件，那么就会被认为是‘小批量’。
Woten补充道:“第二种定义是，产量足够低，可以由一到两名合格的焊工进行加工，他们能够在一个班次或更少的时间内生产这些部件。”“这些部件会定期生产，但可能每周只生产一次，每月一次，甚至更少。
Woten指出:“第三种定义适用于一直在生产的大型部件，但所需的焊接时间非常长。”“例子可能是一个永远不会再焊接的零件的单一订单(这可能需要一天、一周甚至一个月的生产);每月焊接一次的生产部件，每次焊接需要两天时间;或者每班一个大型建筑设备部件的一部分。”
世界真小
无论如何定义，小批量在今天的许多行业中都变得越来越普遍，因为客户需要多种产品变体。制造商和车间需要灵活性，以轻松适应零件波动，低数量和频繁更换。
然而，与普遍的看法相反，自动化小批量焊接并不总是划算的。机器人在过去没有被广泛使用，因为它们不经济。
“部分的大小和焊接完成的体积是一些因素决定是否要自动完成，”在福尼斯国际有限公司北美机器人部经理乔希·威廉姆森说。小厂家和加工车间一直不愿意在机器人投资的各种原因，如“缺乏知识，担心投资的资金，将无法正常工作，而事实上，一些企业只是自满，自然为默认的现有的能力，指出：”威廉森。
威廉姆森称:“将机器人焊接技术引入企业是一项艰巨的工作，但带来的好处远远超过最初的过渡阶段。”“很多公司都不明白这样一个概念，即预先花一点时间就能在未来几年里为他们节省大量时间。”
Motoman Robotics焊接技术负责人Chris Anderson补充道:“传统上，大多数批量焊接都是手工完成的，因为安装时间比焊接时间高。“小批量的零件可能无法保证机器人固定装置的费用。”
林肯电气公司自动化部门运营经理Geoff Lipnevicius说:“要应用机器人，经验法则是零件需要在±0.02英寸内重复，以确保可接受的焊接质量。”林肯电气公司与FANUC机器人美国公司合作。
“因此，可重复的工作夹具是必需的，”利普内维丘斯指出。“然而，在高混合、低产量的情况下，设备、夹具和编程时间并不总能分摊工作成本，因此手动或半自动焊接成为默认。”
传统上，机器人在重复的焊接任务中非常伟大，例如组装一条连续的迷人身体，但是当迅速从工作中移动到工作时，它们并不像人类那么灵活。然而，这开始改变。一种新的紧凑型柔性机器人，具有大型工作信封，快速编程和用户友好的控制，使其比以往任何时候都更容易，以证明小批处理机器人焊接。
多年来，SmartTCP Inc.首席执行官EFI Lebel的易于编程易于编程，这是一家允许机器人更加灵活的软件。
勒贝尔指出:“机器人被设计得很灵活，但编程很困难，也很耗时。”“使用我们的产品，根据应用程序的不同，编程任务可能需要几分钟到几小时，而不是几小时到几天。”该软件将复杂而乏味的机器人编程任务自动化。
勒贝尔指出:“自动化焊接过程是一个很好的做法，因为它节省了劳动力成本，解决了质量问题，缩短了上市时间。”“然而，小批量制造自动化在经济上是不可行的，除非你有正确的技术。
勒贝尔说:“为了处理高混合，你需要一台具有大的、灵活的工作信封和许多轴的机器来处理各种形状和尺寸的零件。”“你需要自适应焊接，将小批量的每个部件视为一次性的，因为通常部件都是手工装配的，彼此之间并不完全相似。
“传统的在线和离线编程非常耗时，而且对少数部件不起作用;人工焊接少数部件更便宜、更快，”勒贝尔解释道。“你需要快速编程来证明机器人焊接是正确的。”
节约成本的好处
如今，许多小型生产商和加工车间正在寻找灵活的焊接设备。根据威廉姆森，他们希望“成本更低的系统或焊接更易于编程的细胞，且坚固耐用，速度更快，有更好的工作方框。此外，也许是最重要的是，他们正在寻找的自动焊接系统，可以处理各种各样的部件，无论是在大小和几何组合物“。
机器人焊接系统通常可以在同一接缝上进行多次通过，中断最小。相比之下，手动焊接只能完成三到四英尺，而不会停止焊工改变位置。这对必须加入大型装配的小公司，例如土方设备，机车和船舶的重要考虑。
机器人还可以帮助成本意识的厂家和制造省钱。“A机器人将利用更少导线，气体和焊炬耗材，”笔记Woten。“关节Overwelding是具有合格的操作人员少[雇用的手动操作和公司]常见的。
效率也发挥作用。“该系统不会在生病，午休或需要度假，”Woten指出。“显然，有一些常规的预防性维护涉及机器人系统，但整体效率和正常运行时间在运营商上大大提高。”
“[最终用户]正在寻找一种可靠和建造的生产工具，拥有现有，信誉良好的现成硬件，”Lipnevicius添加。“理想情况下，产品应该需要最少的机器人教学时间，它应该能够实现短期，灵活的生产，降低整体部件成本并降低了交货时间。
“机器人不仅是大加工厂，”索赔Lipnevicius。“我们的重点仍然是帮助首次机器人用户申请一个生产工具，内收回成本几个月，肯定不会超过一两年。”
Lipnevicius认为，自动化小批量生产的主要好处是帮助车间和小型制造商在市场上更具竞争力。他解释说:“它使制造商能够迅速完成中小到大型的焊接工作，并在一致性、质量和整体生产率方面实现显著提高。”“在与没有这种能力的公司竞争时，自动化是企业获得优势的一个要素。”
机器人也有助于解决熟练焊工的持续短缺。“十年前，多数小规模行动能买得起用手工做工作相关的劳动力成本，”迈克·夏普，在FANUC机器人的材料加入工程师说。“今天，许多这些相同的公司是幸运的，如果他们能找到一个或两个熟练的焊工。”
美国正处于焊工短缺的时期，随着婴儿潮一代的老龄化和对熟练劳动力的需求增加，这种短缺预计会加剧。根据美国焊接学会(American Welding Society)的数据，焊工的平均年龄在50多岁，其中许多人将在未来10年内退休，这造成了巨大的技能差距。事实上，全国工具和机械加工协会声称，由于缺乏熟练的焊工，超过三分之一的会员正在放弃业务。
正投资回报率
NPK Construction Equipment Inc.是一家通过投资小批量自动化解决焊机短缺问题的公司，该公司是液压锤、破碎桶、抓斗和其他挖掘机附件的领先制造商。几年前，该公司发现依靠手工焊接工艺具有挑战性。为了提高焊接能力和节省人工成本，NPK投资了SmartTCP的自动焊接系统。
“随着公司的高混合，低批量生产线，传统的机器人编程不是一种选择，因为它太耗时了，”莱伯尔说。“SmartTCP的硬件和软件组件为小批量生产创建了一个系统，允许极其准确，灵活可靠的机器人焊接。[其他益处]，NPK使用SmartTCP系统使用手动方法将一部分从2.5小时减少了一部分。“
MIDMARK公司是另一家制造商已收获了小批量的机器人焊接的好处。该公司生产的那来，在各种尺寸的，有许多选项和配置体检表。它需要生产这些产品的小批量生产，以满足其目标为期三天的准备时间。然而，手工焊最近变得太费力。
在过去，三个个人生产了这些批量焊接。一个操作员将拉动所需的固定装置并用部件卸载它们，而另外两种操作员将焊接夹具中的零件。
为了自动化其一些加入应用程序，中标购买了多个Motoman机器人，包括具有165千克有效载荷的材料处理机器人，配对弧焊机器人。材料处理机器人可以处理各种零件夹具。
最大，最复杂的固定装置41级相结合的部件，并且需要84个焊缝组件制造剪刀电梯。在过去，MIDMARK工程师不得不限制，因为与手工操作相关的人体工程学风险灯具的大小。但是，机器人现在允许公司使用重达350磅的大灯具。
Midmark还使用了带有夹具的单工位点焊机器人单元，可以根据不同的配置进行调整。安德森说:“这个单元提供了灵活性，在机器人等待零件装卸时，可以以较低的速度轻松转换零件。”
机器人单元由单个操作员倾向。技术焊工移动到植物中的其他操作。“生产水平与以前一样，但劳动力较少，”安德森指出。“质量得到改善，消除了错过焊缝的可能性。”
据安德森称，Midmark在18个月内就实现了自动化投资的回报。他解释说:“小批量焊接的挑战在于，如何将机器人和电池配置合理地匹配到你的要求。”“使用80/20规则对大批量生产线进行自动化可以使一些操作受益。
安德森指出:“使用更便宜的机器人单元来生产组件，并手工完成更大组件的焊接，可能是有意义的。”“另一方面，一些工场可能会在能力上花费更多，超过当前项目的需求，希望他们可以将其推向市场，获得新的业务。”
使用机器人进行小型批次焊接的最大挑战之一是克服传统的认知和资本设备的经典视图。“许多人认为机器人焊工很贵，”安德森说。“我已经看到贸易表演的客户震惊地发现机器人焊接细胞以不到100,000美元的价格开始。我们已经采取了这些价格，并使用了三年租赁的换档率来计算机器人焊机每小时每小时的6至12美元。
“资本经典理由涉及两年的投资回报率，”安德森争论。“机器人是灵活的，可以重新部署，将生命延伸到15到20年。在机器人的寿命期间扩展回报标准数量导致七分类返回，即使是维护成本。“
当然，机器人并不适合于所有焊接应用。有时候，周期时间实际上可以与运营商更快。
Woten说:“如果一小部分的编程和安装时间非常复杂和耗时，这一点尤其正确。”在焊缝中拨入所需零件的数量可能大于所需零件运行的可行性。
据Woten，它总是重要的是确定的利益与在机器人焊接的努力。“有些部分是不是自动化的质量，不能经济有效地做成，”她解释说。“片部，其构成一个组件可能不是可重复的和[终端用户]可以不具有控制部件的设计的能力。”
零件模型之间的转换时间可能也很耗时。“操作员和机器人系统之间的工作平衡应该是一个考虑因素，”Woten说。“操作员在机器人运行周期内应该很忙，但重要的是让操作员感觉自己可以超过机器人的运行周期。这就相当于让机器人在很大一部分上处理长而直的焊缝，然后由操作员手工焊接连接件。”
机器人制造商正在用针对小批量焊接应用的新机器来解决这些挑战。例如，ABB机器人公司最近推出了紧凑的IRB 2600。它的特点是超宽的工作范围和负载能力高达20公斤。
“它还提供了课堂上最佳准确性和速度，通过增加产出，更快的周期时间和较低的废钢提高了生产力，”ABB机器人北美ABB机器人北美的弧形焊接经理“。“具有卓越的路径精度和位置精度，柔性安装选项等性能益处，以及柔性的工作包络，IRB 2600特别适用于电弧焊接应用。”
FANUC机器人最近在日本推出了ARC Mate 100iCe。它适用于一般手工操作的简单应用，如电弧焊小工件。夏普说:“这是一种低成本的小批量焊接解决方案，将于今年晚些时候在北美推出。”一个
