La automatización de los procesos de soldadura en el sector industrial se ha convertido en un factor de vital importancia para poder optimizar un proceso de soldadura y aumentar la competitividad de las pymes. Los beneficios que aportan los robots soldadores permiten a las empresas trabajar con mayor eficiencia y bajo unos estándares de calidad adaptados a las particularidades de cada proyecto.
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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 realizar trabajos de soldadura eléctrica de manera automatizada. Los robots industriales pueden llegar a tener 6 y 7 ejes y principalmente imitan los movimientos del brazo de una persona.
Una de las principales ventajas de los brazos robóticos para soldadura es que reducen el precio de producción y aumentan la productividad. Además las células robotizadas de soldadura automática permiten realizar tareas bajo las exigencias de calidad del producto, con elevada precisión y a gran velocidad.
Uno de los sectores en donde mayor ROI tienen los las soldaduras robóticas es en el sector del automóvil, dada la cantidad de procesos repetitivos y de larga duración en el tiempo, aunque se pueden implementar en cualquier otro proceso industrial que tenga series largas de producción.
Tradicionalmente se hacían manualmente, utilizando un mayor número de empleados, con menor ritmo de producción y con una tasa de errores que no se ceñían a las necesidades de las producciones. Los avances que se han producido en las dos últimas décadas en la robótica y otras tecnologías como la Visión Artificial, permiten optimizar las aplicaciones de soldadura aumentando la productividad de las grandes empresas y pymes.
Características de los robots colaborativos para soldaduras automatizadas
La principal característica que define a un robot colaborativo es que puede trabajar en entornos más pequeños en colaboración con los operarios. Se integran fácilmente y te evitas que tengas que poner una célula robotizada o un vallado de seguridad.
Los robots soldadores se caracterizan por su capacidad para adaptarse a las particularidades de cada proceso de soldadura, incluido su colocación. Algunos modelos ofrecen montajes flexibles, con capacidad para ser posicionados en ángulo, fijados en el techo, en la pared o en el suelo.
Los robots industriales 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 disponen en la muñeca, siendo el más habitual el IP67 para trabajar en ambientes con agua y polvo, disponiendo para aplicaciones más delicados el grado de protección IP69K.
En la actualidad muchos fabricantes se decantan por fabricar robots con muñecas huecas. Es el caso de la gama Arc Mate de Fanuc, la cual ofrece libertad de movimiento al robot al llevar en su estructura el cableado.
Destacan por poder realizar sus funciones con alcance de entre 1.5 m y los 3 m, aunque existen aplicaciones robóticas de soldadura para trabajos de grandes estructuras.
Para realizar las soldaduras automáticas los robots incorporan fuentes de alimentación y equipos de soldadura sinérgicos refrigerados líquidos 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 en el interior de celdas de soldadura que garantizan la seguridad a los trabajadores. En caso de que alguien acceda a los vallados de seguridad, las máquinas detienen el programa gracias a los sistemas de seguridad integrados.
¿Dónde puedo comprar un robot colaborativo para soldaduras robotizadas?
Si estás valorando la posibilidad de integrar un cobot 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
- Soldaduras 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 altas temperaturas y permite fundir dos materiales y unirlos. Es un tipo de soldadura especialmente indicado para procesos repetitivos que requieren alta velocidad.
- Soldadura por resistencia. Este sistema se encarga de generar corriente entre dos piezas metálicas creando una piscina por el calor en la que se unen ambas piezas. Esta aplicación está especialmente indicado para tratamientos térmicos.
- Soldadura por puntos. Es un proceso de soldadura que junta dos piezas metálicas por medio de la transmisión de corriente. Se suele utilizar para piezas de poca sección, como puede ser 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 las siglas 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 sistema utiliza gas ionizado para producir temperaturas muy elevadas. Si la comparamos con la soldadura tradicional TIG, la soldadura por plasma tiene la ventaja de que aumenta el rendimiento de los trabajos, 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. Su nombre procede del inglés Metal Inert Gas aunque tambiés es conocido como GMAW que significa Gas Metal Arc Welding. Es un tipo de soldadura que emplea gas y un hilo de alambre con el que junta las piezas. Es muy recomendable para procesos de soldadura que requieran gran velocidad.
¿Para qué sirve un robot colaborativo para soldaduras industriales?
Los robots industriales dan respuesta a las pymes 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 operarios, se ha solucionado con la incorporación de robots soldadores. Ellos son ahora los que automatizan los trabajos peligrosos y rutinarios de manera segura, rápida y de manera controlada.
Ahora son los soldadores profesionales los encargados de supervisar la calidad de las mismas, mientras que las máquinas realizan los procesos repetitivos y de escaso valor.
Una de las ventajas de integrar estos tipos de robots para soldaduras automatizadas es que requieren un pequeño espacio para realizar soldaduras de calidad. En la actualidad los robots ofrecen excelentes respuesta de aceleración gracias a que tienen de motores muy rápidos.
¿Cómo funciona un robot soldador colaborativo?
El robot soldador dispone de 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. Es quien realiza 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 reduce la contaminación que produce la soldadura fundida. Los equipos de soldadura más extendidos para este tipo de aplicaciones pertenecen a fabricantes líderes del sector como Kemppi, SKS, Lincoln, Fronius, Esab, Lorch o Miller.
Los robots de soldar trabajan en tres dimensiones para tipos rectilíneos y por medio de más planos utilizando aplicaciones articuladas. Para lograrlo suelen incorporar mesas giratorias de soldadura con estaciones independientes servocontroladas con diferentes geometrías que se adaptan a las necesidades del proceso. Los servoposicionadores para soldaduras coordinadas disponen de uno o dos ejes con capacidades de cargas superiores a los 1500 kg.
Los brazos robóticos para soldadura requieren 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 aguardan a que llegue la próxima pieza aprovechando el tiempo de ciclo. Además tienen sensores anticolisión que previenen sufrir daños mayores cuando hay una colisión por error o un contacto.
Según la versión y el fabricante de un robot industrial, la alimentación del hilo va situada de una forma u otra sobre el brazo robótico. Por citar un ejemplo Arc Mate de Fanuc ha colocado el equipo en el hombro del robot ofreciendo mayor seguridad 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 incorporan de paquetes de software preparados por medio de interfaces intuitivas con las que diseñar las programaciones de los procesos de soldadura. Necesitan de un controlador de programación, como sucede con el software KRC2 que ofrece 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. En la actualidad esta herramienta permite a los programadores ahorrar tiempo de aprendizaje en la programación de las trayectorias favoreciendo los tiempos de trabajo del robot.
Algunos de los beneficios que ofrecen en la actualidad es que pueden integrarse en redes por medio de un bus y permiten realizar comprobaciones del sistema remotos a través de internet.
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Marcas de los principales robots industriales de soldadura por arco
Algunas de las principales marcas de robots paletizadores y para soldaduras industriales son Kawasaki, Fanuc, Kuka, Yaskawa 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 procesos de soldadura automáticas. También ha liderado el diseño de software, sensores y posicionadores por lo que indiscutiblemente es en referente en el sector.
En la actualidad tienes la posibilidad de poder adquirir un robot soldador de segunda mano reparado o nuevo que se adapte a tus posibilidades con prácticamente las mismas garantías. Es por ello que el ahorro es muy importante si tu proyecto de soldadura automatizada no requiere de la tecnología más actual.
Seguridad de las celdas de soldadura
La seguridad de los operarios se ha convertido para las empresas en una premisa fundamental. Por ello la robótica colaborativa se ha convertido en una opción a la hora de integrar soldadura automatizadas. Aún así, hay elementos a controlar en función del proceso que se desea realizar. 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 reducir accidentes, gracias a que incorporan barreras fotoeléctricas de seguridad que al igual que sucede con los robots de corte por láser, ofrecen entornos laborales totalmente confiables.
Para garantizar una puesta en marcha sin sustos, los software de programación ofrecen simulaciones que garantizan el correcto uso de los equipos. Además de ello, los robots tienen sensores anticolisión que, en caso de haberse producido un accidente, lo detectan rápidamente y paralizan el programa.
Ventajas de comprar robots colaborativos soldadores
Integrar soldaduras automáticas con robots para trabajos continuos te ofrece los siguientes beneficios:
- Se pueden aplicar a cualquier postura, ambiente y condiciones laborales
- Ofrece mayor eficiencia en los procesos
- El precio de un robot para soldadura eléctrica se amortiza rápidamente gracias al aumento de la productividad
- Reducen los tiempos de soldadura aumentando la productividad
- Reduce los costes de producción aumentando la competitividad de la empresa
- No tienen los errores que cometemos los trabajadores
- Los brazos robóticos no sufren las enfermedades laborales derivadas de los trabajos de soldadura
- Garantizan la calidad de las soldaduras frente a la falta de profesionales cualificados
- Realizan soldaduras más limpias reduciendo las salpicaduras de cada soldadura
- No sufren cansancio como sucede entre los trabajadores ante soldaduras repetitivas
- Los robots soldadores garantizan un rápido retorno de las inversiones
- Permiten realizar soldaduras idénticas con inmejorable precisión
- Se optimiza el consumo de hilo
- Requieren un espacio reducido por lo que pueden moverse con facilidad a una línea de soldadura
- Existe en el mercado una amplia oferta de posibilidades que nos permiten comprar robots soldadores nuevos, reparados, reacondicionados o de segunda mano
- Las empresas integradoras diseñan proyectos llave en mano que facilitan su integración evitando paradas en las cadenas de producción.
Historia de los robots colaborativos para soldadura industriales
Nos tenemos que remontar a la década de los 60 para revivir la llegada de los primeros robots en la industria. No obstante no fue hasta la década de los 80 cuando comenzó a integrarse los primeros robots capaces de realizar soldaduras eléctricas de manera automática. Los robots colaborativos llegaron décadas después, ofreciendo soluciones flexibles a las empresas en las que los robots comparten espacio con los humanos.