La automatización de los procesos de soldadura en el sector industrial se ha convertido en un factor determinante que permite optimizar un proceso de soldadura favoreciendo la competitividad de las empresas. Los beneficios que aportan los robots soldadores permiten a las empresas producir con mayor eficiencia y bajo unos estándares de calidad adaptados 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 un robot industrial programada por un técnico capaz de llevar a cabo procesos de soldadura eléctrica de forma totalmente autónoma. Los robots industriales pueden llegar a tener 6 y 7 ejes y básicamente simulan los movimientos del brazo de una persona.
Una de las principales ventajas de automatizar los procesos de soldadura es que disminuyen el precio de producción y aumentan las producciones. Además las células de soldadura automática permiten realizar trabajos bajo las exigencias de calidad del producto, con alto grado de precisión y a gran velocidad.
Uno de los sectores en donde mayor rendimiento tienen los robots soldadores es en el sector del automóvil, dada la cantidad de procesos repetitivos y de larga duración en el tiempo, aunque son aplicables en cualquier otro proceso industrial que tenga repetitividad.
Históricamente se hacían manualmente, empleando más trabajadores, más lentos y con una tasa de errores que no se ceñían a las necesidades de las producciones. Las innovaciones 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 las aplicaciones de soldadura aumentando la competitividad de las grandes empresas y pymes.
Características de los robots para soldaduras automatizadas de chapas metálicas
Los robots soldadores destacan por su capacidad para adaptarse a las necesidades de cada proceso de soldadura, incluido su colocación. Diferentes fabricantes ofrecen montajes flexibles, con capacidad para trabajar en ángulo, fijados en el techo, en la pared o en el suelo.
Los robots más modernos han sido diseñados con hasta 7 ejes, aunque por supuesto conviven con los de 6 ejes. Un aspecto a valorar es el grado de protección que disponen en la muñeca, siendo el más habitual el IP67 para trabajar en entornos con agua y polvo, disponiendo para aplicaciones más delicados el grado de protección IP69K.
Hoy en día muchos fabricantes se decantan por diseñar modelos con muñecas huecas. Es el caso de la serie Arc Mate de Fanuc, la cual ofrece libertad de movimiento al robot al integrar en su interior el cableado y el sistema de gas. Trabajan con alcance 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 tienen 500 amperios. También incorporan de devanadoras automatizadas de hilo y pistolas de soldadura con sistemas anticolisión que suelen ir refrigeradas mediante líquido o por aire.
Los brazos robóticos para soldaduras automatizadas se instalan dentro de celdas que garantizan la seguridad a los operarios. Si alguien accede al interior de los vallados de seguridad, las máquinas detienen el proceso gracias a los mecanismos de seguridad integrados.
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Si estás valorando la posibilidad de integrar un robot soldador señalarte que necesitas que una empresa especializada te guíe y te asesore para que puedas sacar el mayor rendimiento al proceso
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Tipos de soldaduras por arco con robots industriales
- Robots para soldaduras por arco. Este tipo de soldadura es la más extendida y es la que genera un arco eléctrico entre un electrodo y un elemento metálico que alcanza grandes temperaturas fundiendo dos materiales y unirlos. Este proceso de soldadura especialmente indicado para procesos repetitivos que necesitan gran velocidad.
- Robot para soldadura por resistencia. Este sistema se encarga de generar 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 para soldadura por puntos. Es un proceso de soldadura que une dos piezas metálicas por medio de la transmisión de corriente. Es de gran utilidad para piezas de poca sección, como sucede en los marcos de chapa del sector la automoción.
- 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 el nombre GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Es una soldadura de gran uso en el sector del automóvil ya que destaca por realizar procesos de soldadura de gran precisión.
- Soldaduras por arco TIG con soldadura por plasma. Este proceso utiliza gas ionizado para generar temperaturas muy elevadas. Si la comparamos con la soldadura tradicional TIG, la soldadura por plasma tiene la ventaja de que mejora el rendimiento de los procesos de soldadura, tiene un inicio del arco constante y reduce la interferencia de emisión eléctrica. Un equipo soldador de plasma de última generación es Thermal Arc Ultima 150.
- Soldadura MIG. MIG es el acrónimo en inglés de aunque también es conocido como GMAW que significa Gas Metal Arc Welding. Hace referencia a un tipo de soldadura que emplea gas y un hilo de alambre con el que fusionar las piezas. Es muy recomendable para procesos de soldadura que necesitan gran velocidad.
- Robots para soldadura láser. Destacan por su capacidad para soldar a alta velocidad por medio de soldaduras estrechas y profundas.
¿Para qué sirve un robot de soldaduras de perfiles y estructuras metálicas?
Los robots industriales han permitido dar respuesta a las empresas ante los diferentes retos 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 integración de robots para realizar procesos de soldadura. Ellos son los encargados de automatizar trabajos de riesgo y repetitivos de manera confiable, rápida y controlando todos los parámetros.
Ahora 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 instalar soldaduras automáticas es que necesitan un pequeño espaciao para realizar soldaduras de calidad. En la actualidad los robots ofrecen excelentes respuesta de aceleración ya que tienen de motores muy rápidos.
¿Cómo funciona un robot soldador industrial de estructuras metálicas?
El robot industrial tiene una fuente de alimentación capaz de crear 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. Tenemos a nuestra disposición diferentes aplicaciones, incluido el tratamiento de un gas, que evita la contaminación que produce los materiales soldados.
Algunas de las máquinas de soldar más utilizadas para este tipo de aplicaciones pertenecen a fabricantes líderes del sector como Kemppi, SKS, Fronius, Lorch, EWM, Miller o Selco.
Los brazos robóticos para soldaduras automatizadas 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 disponen de uno o dos ejes con posibilidad de carga útil superior a los 1500 kg.
Los robots de soldadura requieren de estaciones de limpieza de antorcha, imprescindibles para ofrecer trabajos de soldadura de calidad. Una ventaja es que los robots eliminan las salpicaduras del proceso empleando los limpiadores de las antorchas mientras aguardan a que llegue la siguiente pieza optimizando el tiempo de ciclo. Además tienen sistemas anticolisión que previenen sufrir daños mayores en caso de que se produzca un error.
Según la versión y fabricante, la alimentación del hilo va situada de un modo u otro sobre el robot. Por citar un ejemplo Arc Mate de Fanuc ha integrado el equipo en el hombro del robot aportando mayor seguridad a la alimentación del hilo.
Con el objetivo de evitar sobrecalentamientos en las antorchas incorporan diferentes métodos de refrigeración, siendo los más comunes los de refrigeración por líquido, gas o por aire. En función del material a soldar, algunos aplicaciones necesitan robots para soldadura con gas de protección con el objetivo de preservar las soldaduras de la oxidación.
Muchos de los controladores que se integran hoy en día tienen de paquetes de software preparados por medio de interfaces intuitivas con las que realizar las programaciones de los procesos de soldadura. Para realizar las programaciones Kuka pone a disposición de las empresas el controlador KRC2.
Un controlador de soldadura muy extendido durante años entre las aplicaciones del 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. En la actualidad esta herramienta permite a los operarios ahorrar tiempo de aprendizaje a la hora de programar las trayectorias y aumenta el tiempo activo del robot.
Algunas de las múltiples ventajas que aportan en la actualidad es que pueden integrarse en redes por medio de un bus y permiten realizar comprobaciones del sistema a distancia a través de internet.
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Riesgos de los brazos robóticos soldadores
La seguridad de los operarios se ha convertido para las empresas en una premisa fundamental. Las antorchas de soldadura llegan a subir hasta más de mil grados por lo que los robots soldadores evitan poner en riesgo a los soldadores humanos. De este modo las celdas de soldadura son un elemento imprescindible para la prevención de riesgos laborales, gracias a que disponen de células fotoeléctricas de seguridad que del mismo modo que sucede con los robots de corte por láser, ofrecen espacios laborales totalmente seguros.
Para garantizar una puesta en marcha sin colisiones, los software de programación te permiten realizar que garantizan el correcto uso de los equipos. Aun así, los robots tienen sistemas anticolisión que, en caso de haberse producido un accidente, lo detectan instantáneamente y paralizan el programa.
Fabricantes de los principales robots de soldadura por arco
Algunos de los fabricantes más importantes de sistemas de paletizado y robots para soldaduras industriales son Kawasaki, Fanuc, Kuka, Yaskawa y ABB. Motoman MA y AR son la gama de robots de precisión de Yaskawa que ha logrado consolidarse como una de las mejores alternativas para instalar sistemas de soldadura robotizadas. También ha liderado la fabricación de software, sensores y posicionadores por lo que sin duda alguna es en referente en el sector.
En la actualidad existe un mercado muy potente en donde puedes adquirir robots soldadores usados a precios muy competitivos y con total garantía por parte del proveedor.
Ventajas de instalar robots soldadores de estructuras metálicas
Integrar soldaduras robóticas para largueros y perfiles metálicos te garantizan los siguientes beneficios:
- Se pueden aplicar a cualquier posición de trabajo, ambiente y condiciones de trabajo
- Mejora los procesos
- Reducen los tiempos de soldadura aumentando la productividad
- Optimizan los costes de producción mejorando la competitividad de la empresa
- No tienen los fallos que cometemos los operarios
- Los robots no sufren las enfermedades laborales derivadas de los procesos de soldadura
- Garantizan la calidad de los procesos ante la falta de soldadores cualificados
- Sueldan con mayor precisión reduciendo la limpieza habitual después de cada soldadura
- No padecen fatiga como sucede entre los operarios ante soldaduras repetitivas
- Los robots garantizan un rápido retorno de las inversiones
- Aseguran realizar soldaduras idénticas con alto grado de precisión
- Se optimiza el consumo de material de soldadura
- Utilizan un espacio reducido por lo que pueden moverse con facilidad a una línea de producción
- Hay gran cantidad de posibilidades para comprar robots soldadores nuevos, reparados, reacondicionados o de segunda mano
- Las empresas de robótica diseñan proyectos llave en mano que facilitan instalación en las empresas evitando paradas en las cadenas de producción
Historia de los robots para soldadura industriales
Los primeros robots que comenzaron a automatizar los procesos industriales se instalaron en los años 60. No obstante no sería hasta los años 80 cuando empezaron a implantarse los primeros brazos robóticos que podían realizar soldaduras eléctricas de estructuras metálicas de manera autónoma.