La automatización de los procesos de soldadura en el sector industrial se ha convertido en un factor de vital importancia para poder optimizar un trabajo de soldadura y aumentar la competitividad de las empresas. Las ventajas que ofrecen los robots soldadores por láser permite a las empresas producir con mayor eficiencia y bajo unos estándares de calidad personalizados a las particularidades de cada proceso.
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¿Qué es una soldadura robótica?
Por definición un robot de soldadura o robot welding en inglés, es una máquina industrial programada por un técnico capaz de realizar procesos de soldadura eléctrica de manera totalmente autónoma. Los brazos robóticos pueden llegar a tener desde 6 ejes hasta 7 ejes y principalmente simulan los movimientos de un brazo humano.
Una de las principales ventajas de las soldaduras robóticas es que reducen los costes de producción y aumentan la productividad. Además las células robotizadas de soldadura permiten realizar operaciones repetitivas bajo los niveles de calidad del producto, con alto grado de precisión y a gran velocidad.
Uno de los sectores en donde mejor retorno de la inversión tienen las soldaduras robóticas es en el sector automotriz, dada la cantidad de procesos repetitivos y de larga duración en el tiempo, aunque son aplicables en cualquier otro proceso industrial que tenga series largas de producción.
Tradicionalmente se realizaban de manera manual, empleando un mayor número de empleados, con menor ritmo de producción y con una tasa de errores que no se adaptaban a las necesidades de las producciones. Los avances que se han producido en las dos últimas décadas en la robótica y otras tecnologías asociadas, como es el caso de la Visión Artificial y la Realidad Aumentada, permiten optimizar los trabajos de soldadura aumentando la competitividad de las grandes empresas y pymes.
Características de los robots para soldaduras automatizadas por láser
Los robots soldadores nuevos 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 trabajar en ángulo, colgados en el techo, en la pared o en el suelo.
Algunas de las últimas versiones disponen de hasta 7 ejes, aunque por supuesto conviven con los de 6 ejes. Un aspecto a tener en cuenta es el grado de protección que disponen en la muñeca, siendo el más habitual el IP67 para trabajar en puestos con agua y polvo, siendo para procesos más exigentes el grado de protección IP69K.
En la actualidad muchos desarrolladores se decantan por fabricar robots con brazos robóticos huecos. Es el caso de la serie Arc Mate de Fanuc, la cual garantiza libertad de movimiento al robot al integrar en su interior el cableado y el sistema de gas. Trabajan con recorridos de entre 1.5 m y los 3 m, aunque existen soluciones robóticas de soldadura para trabajos de grandes estructuras.
Para realizar las soldaduras automáticas los robots incorporan fuentes de alimentación y equipos de soldadura sinérgicos que son refrigerados por agua con intensidades que pueden llegar a alcanzar los 500 amperios. También disponen de devanadoras automatizadas de hilo y pistolas de soldadura con sistemas anticolisión que suelen ir refrigeradas mediante líquido o por aire.
Las máquinas de soldar y los equipos robóticos se integran dentro de celdas de soldadura que garantizan la seguridad a los trabajadores. Si alguien accede al interior de los vallados de seguridad, los robots detienen el proceso gracias a los mecanismos de seguridad integrados.
Tipos de soldaduras por arco con robots industriales
- Robot soldador por arco. 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 grandes temperaturas y permite fundir dos materiales y unirlos. Este sistema de soldadura especialmente indicado para procesos continuos que requieren alta velocidad.
- Robot soldador por resistencia. Este sistema se encarga de transmitir corriente entre dos puntos creando una piscina por el calor en la que se funden las dos piezas. Este sistema está especialmente indicado para tratamientos térmicos.
- Robot soldador 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 por ejemplo en los marcos de chapa del sector automotriz.
- Robot soldador 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 el nombre GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Es una soldadura de gran uso en el sector del automóvil gracias a que permite realizar trabajos de soldadura de gran precisión.
- Robot soldador por por plasma. Este sistema 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 la productividad de los procesos de soldadura, tiene un inicio del arco constante y reducción de la interferencia de emisión eléctrica. Un sistema soldador de plasma de última generación es Thermal Arc Ultima 150.
- Robot soldador por MIG. Su nombre procede del inglés Metal Inert Gas aunque tambiés es conocido como GMAW que significa Gas Metal Arc Welding. Es un sistema que utiliza gas y un hilo de alambre con el que junta los metales. Esta indicado para procesos de soldadura que necesitan gran velocidad.
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¿Para qué sirve un robot de soldaduras por láser?
Los robots soldadores han permitido dar respuesta a las empresas ante los diferentes desafíos de los sistemas productivos y de la demanda de los mercados. El problema de encontrar profesionales experimentados y asegurar la integridad de los técnicos, ha sido solventado con la incorporación de robots para soldadura. Ellos son ahora los que automatizan los trabajos peligrosos y repetitivos de manera segura, rápida y de manera controlada.
En la actualidad son los soldadores profesionales los encargados de supervisar la calidad de las mismas, mientras que las máquinas realizan el trabajo repetitivo y de escaso valor.
Una de las particularidades de integrar robots para soldaduras automatizadas es que requieren un espacio reducido para realizar soldaduras de calidad. En la actualidad los robots ofrecen excelentes respuesta de aceleración gracias a que disponen de motores extremadamente rápidos.
¿Cómo funciona un robot soldador industrial por láser?
El robot industrial dispone de 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 mediante un proceso de fusión que une dos piezas gracias a la aportación de material. Existen diferentes soluciones, incluida la aplicación de un gas, que reduce la contaminación que produce la soldadura.
Algunas de las máquinas de soldar más utilizadas para este tipo de aplicaciones pertenecen a las marcas líderes del sector como Kemppi, SKS, Fronius, Lorch, EWM, Miller o Selco.
Los robots de soldar pueden moverse en tres dimensiones para tipos rectilíneos y por medio 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 necesidades del proceso de soldadura. Los servoposicionadores para soldaduras coordinadas disponen de uno o dos ejes con capacidades de cargas superiores a los 1500 kg.
Los robots colaborativos para soldadura también para soldar disponen 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 utilizando los limpiadores de las antorchas mientras esperan a que llegue la próxima pieza optimizando el tiempo de ciclo. Además tienen sistemas anticolisión para evitar daños mayores cuando hay una colisión por error.
Según el modelo y fabricante, la alimentación del hilo va colocada de un modo u otro en el brazo robótico. Es el caso de Arc Mate de Fanuc, quien ha integrado la alimentación en el hombro del robot ofreciendo mayor estabilidad a la alimentación del hilo.
Para evitar sobrecalentamientos en las antorchas pueden utilizar diferentes 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. Para realizar las programaciones Kuka pone a disposición de sus clientes el controlador KRC2.
Un controlador que ha utilizado durante décadas el fabricante Fanuc ha sido el Rj3 y el Rj3iC. El R-30iB aportó mayores prestaciones a los robots del fabricante, como puede ser mayor velocidad y precisión en sus movimientos, y su evolución natural es el software Arc Tool. En la actualidad esta herramienta permite a los técnicos ahorrar tiempo de aprendizaje en la programación de las trayectorias y aumenta el tiempo activo del robot.
Algunas de las múltiples ventajas que ofrecen en la actualidad es que pueden integrarse en redes por medio de un bus y permiten realizar diagnósticos remotos a través de internet.
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Seguridad de las celdas de soldadura por láser
La seguridad de los trabajadores se ha convertido para las empresas en un aspecto fundamental. Las antorchas de soldadura alcanzan más de mil grados por lo que las soldaduras robotizadas evitan poner en riesgo a los trabajadores. De este modo las celdas de soldadura son un elemento imprescindible para la prevención de riesgos laborales, gracias a que incorporan células fotoeléctricas de seguridad que al igual que sucede con los robots de corte por láser, garantizan entornos de trabajo totalmente confiables.
Para garantizar una puesta en marcha sin colisiones, los software de programación ofrecen simulaciones que aseguran el correcto uso de los equipos. Además de ello, los robots disponen de sensores anticolisión que, en caso de haberse producido un error, lo detectan rápidamente y paralizan la producción.
Marcas de los principales robots de soldadura por arco
Algunas de las principales marcas de robots para soldaduras industriales son Fanuc, Kuka, Yaskawa, Panasonic y ABB. Motoman MA y AR son la serie de robots de precisión de Yaskawa que se ha consolidado como una de las mejores alternativas para integrar sistemas de soldadura robotizadas. También ha liderado el diseño de software, sensores y posicionadores por lo que indiscutiblemente es en referente en el sector.
Ventajas de comprar robots soldadores por láser
Ya sean nuevos o de robots de soldadura de segunda mano, te permiten realizar trabajos repetitivos con los siguientes beneficios:
- Son capaces de adaptarse a cualquier postura, entorno y condiciones de trabajo
- Ofrece mayor eficiencia en los procesos
- Reducen los tiempos de soldadura aumentando la productividad
- Reduce los costes de producción aumentando la competitividad de la empresa
- Suprimes los errores que cometemos los trabajadores
- Las máquinas robotizadas no sufren los accidentes laborales derivadas de los trabajos de soldadura
- Garantizan la calidad de los procesos frente a la falta de profesionales cualificados
- Realizan soldaduras más limpias reduciendo la limpieza habitual después de cada soldadura
- No tienen fatiga como sucede entre los trabajadores ante trabajos repetitivos y continuos
- Las máquinas robotizadas ofrecen un rápido retorno de las inversiones
- Permiten realizar soldaduras idénticas con gran precisión
- Se optimiza el consumo de hilo
- Utilizan un espacio reducido por lo que pueden incorporarse con facilidad a una línea de producción
- 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 llevan a cabo proyectos llave en mano que facilitan su integración evitando paradas en las líneas de soldadura.
Historia de los robots para soldadura industriales
Los primeros robots que comenzaron a automatizar los procesos industriales llegaron en la década de los 60. Sin embargo no sería hasta la década de los 80 cuando empezaron a implantarse los primeros robots industriales para soldaduras eléctricas de manera autónoma.