La automatización de los procesos de soldadura en el sector industrial se ha convertido en un factor de vital relevancia que permite optimizar y aumentar la competitividad de las pymes. Los beneficios que aportan las soldaduras automáticas de plasma permiten a las empresas producir con mayor eficiencia y bajo unos estándares de calidad adaptados a las particularidades de cada proyecto.
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¿Qué es un robot soldador industrial?
Por definición un robot de soldadura o robot welding en inglés, es una máquina industrial programada por un técnico capaz de llevar a cabo trabajos de soldadura eléctrica de forma totalmente autónoma. Los brazos robóticos pueden llegar a tener desde 6 ejes hasta 7 ejes y básicamente imitan los movimientos del brazo de una persona.
Una de las principales ventajas de las soldaduras robóticas es que disminuyen los costes de producción y aumentan las producciones. Además las células robotizadas de soldadura permiten realizar trabajos bajo los niveles de calidad del producto, con alto grado de precisión y con gran rapidez.
Uno de los sectores en donde mayor ROI tienen los robots soldadores es en el sector automotriz, dada las producciones repetitivas y de larga duración en el tiempo, aunque instalar en cualquier otro proceso industrial que tenga producciones continuas.
Históricamente se realizaban manualmente, utilizando un mayor número de empleados, con menor ritmo de producción y con una tasa de errores que no se ceñían a las características de las producciones. Las innovaciones que se han producido en las dos últimas décadas en la robótica y otras tecnologías como la Visión Artificial, permiten optimizar los trabajos de soldadura aumentando la productividad de las grandes empresas y pymes.
Características de los robots para soldaduras automatizadas de plasma
Las máquinas robóticas para soldadura destacan por su capacidad para adaptarse a las necesidades de los procesos de soldadura, incluido su colocación. Algunos modelos ofrecen montajes flexibles, con capacidad para ser posicionados en ángulo, colgados en el techo, en la pared o en el suelo.
Los robots más avanzados disponen de hasta 7 ejes, aunque por supuesto conviven con los de 6 ejes. Un aspecto a valorar es el grado de protección que tienen en la muñeca, siendo el más habitual el IP67 para trabajar en puestos con agua y polvo, disponiendo para procesos más delicados el grado de protección IP69K.
Hoy en día muchos fabricantes se inclinan por diseñar modelos con brazos robóticos huecos. Un ejemplo es la serie Arc Mate de Fanuc, la cual ofrece libertad de movimiento al robot al integrar en su estructura el cableado y el sistema de gas. Pueden realizar sus funciones con recorridos de entre 1.5 m y los 3 m, aunque hay aplicaciones para soldaduras automatizadas para trabajos de grandes estructuras.
Para realizar las soldaduras automáticas los robots disponen de fuentes de alimentación y equipos de soldadura sinérgicos refrigerados por agua con intensidades que tienen 500 amperios. Además incorporan de devanadoras automáticas de hilo y pistolas de soldadura con sistemas anticolisión que suelen ir refrigeradas por líquido o por aire.
Los equipos de soldadura y los robóticos se instalan dentro de celdas de soldadura para ofrecer seguridad a los trabajadores. Si alguien accede al interior de los vallados de seguridad, los robots detienen el programa gracias a los sistemas de seguridad integrados.
Tipos de soldaduras por arco con robots industriales
- Soldaduras por arco robotizada. Este tipo de soldadura es la más extendida y es la que produce un arco eléctrico entre un electrodo y un elemento metálico que alcanza altas temperaturas y permite fundir dos materiales y unirlos. Es un tipo de soldadura especialmente indicado para procesos continuos que necesitan gran velocidad.
- Soldadura por resistencia. Este sistema se encarga de generar corriente entre dos piezas metálicas provocando una piscina por el calor en la que se funden las dos piezas. Esta aplicación se recomienda para tratamientos térmicos.
- Robot para soldadura por puntos. Es un proceso de soldadura que une dos metales por medio de la transmisión de corriente. Se suele utilizar para piezas muy finas, como sucede en los marcos de chapa del sector automotriz.
- Robot para soldadura por arco TIG. Es un proceso de soldadura por arco en el que se utiliza un electrodo de tungsteno no combustible y un metal. También es identificada por las siglas GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Es una soldadura de gran uso en el sector del automóvil ya que destaca por realizar trabajos de soldadura de gran precisión.
- Soldaduras por arco TIG con soldadura por plasma. Este proceso utiliza gas ionizado para producir temperaturas extremadamente altas. Si la comparamos con la soldadura tradicional TIG, la soldadura por plasma ofrece la ventaja de que mejora el rendimiento de los procesos de soldadura, tiene un inicio del arco constante y reducción de la interferencia de emisión eléctrica. Un equipo soldador de plasma de última generación es Thermal Arc Ultima 150.
- Robot para soldadura MIG. MIG es el acrónimo en inglés de aunque tambiés es conocido como GMAW que significa Gas Metal Arc Welding. Hace referencia a una aplicación de soldadura que utiliza gas y un hilo de alambre con el que junta los metales. Esta indicado para procesos de soldadura que requieran alta velocidad.
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¿Para qué sirve un robot de soldaduras industriales de plasma?
Los robots industriales tradicionales y los robots soldadores colaborativos dan respuesta a las pymes ante los diferentes desafíos de los sistemas productivos y de la demanda de los mercados. El problema de encontrar personal cualificado y asegurar la integridad de los operarios, ha sido solventado con la incorporación de robots para realizar procesos de soldadura. Ellos son ahora los que automatizan los trabajos de riesgo y repetitivos de manera segura, rápida y controlando todos los parámetros.
Hoy en día son los profesionales de la soldadura los encargados de supervisar la calidad de las mismas, mientras que los robots realizan el trabajo repetitivo y de escaso valor.
Una de las ventajas de instalar soldaduras automáticas es que requieren un espacio reducido para realizar soldaduras de calidad. Las mejoras tecnológicas ofrecen excelentes respuesta de aceleración gracias a que tienen de motores muy rápidos.
¿Cómo funciona un robot soldador industrial de plasma?
Un brazo robótico para soldadura automática lleva una fuente de alimentación capaz de generar un arco eléctrico entre un metal y un electrodo montado en una antorcha o devanadora automatizada de hilo. Este es el encargado de realizar la soldadura por medio de un proceso de fusión que une dos piezas gracias a la aportación de material. Existen diferentes soluciones, incluido el tratamiento de un gas, que evita la contaminación que produce los materiales soldados.
Los equipos de soldadura más extendidos para este sistema automatizado pertenecen a fabricantes líderes del sector como Kemppi, Lincoln, SKS, EWM, Fronius, Esab o Selco.
Los robots de soldar trabajan en tres dimensiones para tipos rectilíneos y a través de más planos utilizando aplicaciones articuladas. Para lograrlo pueden incorporar posicionadores de soldadura con estaciones independientes servocontroladas con diferentes geometrías que se adaptan a las particularidades del producto. Los servoposicionadores para soldaduras coordinadas pueden tener uno o dos ejes con posibilidad de carga útil superior a los 1500 kilogramos.
Los robots de soldadura necesitan de estaciones de limpieza de antorcha, imprescindibles para garantizar los trabajos de soldadura de calidad. Una ventaja es que los robots eliminan las salpicaduras de las soldaduras empleando los limpiadores de las antorchas mientras esperan a que llegue la siguiente pieza aprovechando el tiempo de ciclo. Además incorporan sistemas anticolisión para evitar daños mayores en caso de que se produzca un accidente.
Según el modelo y fabricante, la alimentación del hilo va colocada de una forma u otra en el robot. Es el caso de Arc Mate de Fanuc, quien ha colocado el sistema en el hombro del robot ofreciendo mayor estabilidad a la alimentación del hilo. Con el fin de evitar sobrecalentamientos en las antorchas disponen de distintos sistemas de refrigeración, siendo los más comunes los de refrigeración por líquido, gas o por aire.
La gran mayoría de los controladores actuales disponen de paquetes de software preparados por medio de interfaces intuitivas con las que realizar las programaciones de las soldaduras. Necesitan de un controlador para programar, como sucede con el software KRC2 que pone a nuestra disposición Kuka.
Un controlador que ha utilizado durante décadas el fabricante Fanuc ha sido el Rj3 y el Rj3iC. El R-30iB mejoró sus capacidades a los robots del fabricante, como puede ser mayor velocidad y precisión en sus movimientos, mientras que evolución natural es el software Arc Tool. Hoy en día esta herramienta permite a los técnicos ahorrar tiempo de aprendizaje a la hora de programar las trayectorias y aumenta el tiempo activo del robot.
Algunos de los beneficios que ofrecen en la actualidad es que pueden integrarse en redes por medio de un bus y te ofrecen la posibilidad de realizar comprobaciones del sistema a distancia por medio de internet.
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Seguridad de las celdas de soldadura
La seguridad de los trabajadores se ha convertido para todas empresas en una premisa fundamental. Las antorchas de soldadura alcanzan más de mil grados por lo que los robots soldadores evitan poner en riesgo a los operarios. De este modo las celdas de soldadura son un elemento imprescindible para la prevención de riesgos laborales, gracias a que tienen células fotoeléctricas de seguridad que al igual que sucede con los robots de corte por láser, garantizan espacios de trabajo totalmente seguros.
Para ofrecer el inicio de un nuevo programa sin sustos, los software de programación ofrecen simulaciones que garantizan el correcto uso de los equipos. Además de este sistema, los robots disponen de sensores anticolisión que, en caso de haberse producido una colisión, lo detectan rápidamente y paralizan el ciclo de trabajo.
Fabricantes de los principales robots para soldadura por arco
Algunos de los fabricantes más importantes de robots para soldaduras industriales son Fanuc, Kuka, Yaskawa, Panasonic y ABB . Motoman MA y AR son la serie de robots de precisiónde Yaskawa que se ha consolidado como una de las mejores alternativas para instalar aplicaciones de soldadura automáticas. También ha liderado la fabricación de software, sensores y posicionadores por lo que indiscutiblemente es en referente en el sector.
En la actualidad existe un mercado muy importante de robots soldadores de ocasión, reparados o de segundamano, una alternativa más a la gran oferta existente en el sector para comprar un robot soldador con todas las garantías por parte del proveedor.
Ventajas de integrar robots soldadores de plasma
Integrar soldaduras automatizadas con brazos robóticos para trabajos repetitivos te garantiza los siguientes beneficios:
- Se pueden aplicar a cualquier postura, ambiente y condiciones de temperatura
- Ofrece mayor eficiencia en los procesos
- Reducen los tiempos de soldadura ofreciendo un mayor rendimiento de los trabajos
- Reduce los costes de producción aumentando la competitividad de la empresa
- Eliminan los fallos que realizamos los operarios
- Los brazos robóticos no sufren los accidentes laborales derivadas de los trabajos de soldadura
- Garantizan la calidad de las soldaduras ante la falta de soldadores cualificados
- Sueldan con mayor precisión reduciendo la limpieza habitual después de cada soldadura
- No sufren cansancio como sucede entre los trabajadores ante trabajos repetitivos y continuos
- Los robots soldadores ofrecen un rápido retorno de las inversiones
- Permiten realizar soldaduras idénticas con alto grado de precisión
- Se ajusta el gasto de hilo
- Utilizan un espacio reducido por lo que pueden incorporarse con facilidad a una línea de soldadura
- Tenemos a nuestra disposición gran cantidad de posibilidades que nos permiten comprar robots de soldadura nuevos, reparados, reacondicionados o de segunda mano
- Las empresas integradoras realizan proyectos llave en mano que aceleran su integración evitando paradas en las líneas de montaje.
Historia de los robots para soldadura industriales
Nos tenemos que remontar a la década de los 60 para revivir la llegada de los primeros robots en la industria. Sin embargo no fue hasta la década de los 80 cuando comenzó a integrarse los primeros robots que podían realizar soldaduras eléctricas de manera automática.