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 y aumentar la competitividad de las pymes. Los beneficios que ofrecen los robots soldadores permiten a las empresas trabajar con mayor eficiencia y bajo unos estándares de calidad personalizados a las necesidades de cada proyecto. La soldadura por arco destaca por aumentar la productividad por lo que es una gran alternativa para todas las empresas que desean aumentar sus beneficios.
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¿Qué es una soldadura por arco?
La soldadura por arco es el tipo de soldadura más empleada en el sector industrial. Este proceso de soldadura está especialmente indicado para procesos repetitivos que necesitan alta velocidad de ciclo. Resumiendo el proceso, la soldadura se genera produciendo un arco eléctrico entre un electrodo y un elemento metálico. De este modo los dos materiales alcanzan temperaturas muy elevadas para poder ser fundidos y quedar fusionados.
¿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 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 las soldaduras robóticas es que reducen el precio de fabricación y aumentan la productividad. Además las células de soldadura robotizada permiten realizar trabajos bajo los niveles de calidad del producto, con elevada precisión y a gran velocidad.
Uno de los sectores en donde mayor retorno de la inversión tienen las soldaduras robóticas 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 producciones continuas.
Tradicionalmente se hacían manualmente, utilizando un mayor número de empleados, más lentos y con una tasa de errores que no se ceñían a las necesidades de los procesos. Las innovaciones 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 competitividad de las grandes empresas y pymes.
Características de los robots para soldaduras por arco automatizadas
Los robots soldadores se caracterizan por su capacidad para adaptarse a las necesidades 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 más avanzados tienen 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, teniendo la posibilidad de incorporar para aplicaciones más delicados el grado de protección IP69K.
Hoy en día numerosas marcas se inclinan por diseñar robots con muñecas huecas. Es el caso de la gama Arc Mate de Fanuc, la cual garantiza libertad de movimiento al robot al llevar en su interior el cableado y el sistema de gas. Pueden realizar sus funciones con recorridos de hasta 3 metros, aunque existen aplicaciones robóticas de soldadura para trabajos de grandes estructuras.
Para llevar a cabo las programaciones los robots incorporan fuentes de alimentación y equipos de soldadura sinérgicos que son refrigerados líquidos con intensidades que pueden llegar a alcanzar los 500 amperios. Además incorporan de devanadoras automatizadas de hilo y pistolas de soldadura con sistemas anticolisión que suelen ir refrigeradas por líquido o por aire.
Los equipos de soldadura y un brazo robot soldador se integran dentro de celdas de soldadura para ofrecer seguridad de los operarios. En caso de que alguien acceda a los vallados de seguridad, las máquinas detienen el proceso gracias a los sistemas de seguridad integrados.
¿Dónde puedo comprar un robot para soldadura por arco?
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 automatizadas con robots industriales
- Soldaduras por arco. Este tipo de soldadura es la más utilizada y es la que genera un arco eléctrico entre un electrodo y un elemento metálico que alcanza altas temperaturas fundiendo dos materiales y fusionarlos. Este proceso de soldadura especialmente indicado para procesos repetitivos que requieren alta velocidad.
- Soldadura por resistencia. Esta soldadura se encarga de transmitir corriente entre dos piezas metálicas provocando una piscina por el calor en la que se unen ambas piezas. Este sistema está especialmente indicado para tratamientos térmicos.
- Soldadura por puntos. Es el tipo de soldadura eléctrica que une dos metales por medio de la transmisión de corriente. Se suele utilizar para piezas muy finas, como puede ser en los marcos de chapa del sector del automóvil.
- 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 generar 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 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. Hace referencia a un sistema que emplea gas y un hilo de alambre con el que fusionar los metales. Esta indicado para procesos de soldadura que requieran gran velocidad.
¿Para qué sirve un robot de soldaduras industriales por arco?
Las soldaduras robotizadas dan respuesta a las empresas ante los distintos 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, ha sido solventado con la integración de robots para soldadura. Ellos son los encargados de automatizar trabajos de riesgo y rutinarios de manera segura, rápida y controlando todos los parámetros.
Hoy en día son los trabajadores experimentados los encargados de supervisar la calidad de las mismas, mientras que los robots realizan el trabajo repetitivo y de escaso valor.
Una de las particularidades de integrar soldaduras automáticas es que necesitan un pequeño espacio para trabajar. Las mejoras tecnológicas ofrecen excelentes respuesta de aceleración gracias a que tienen de motores muy rápidos.
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¿Cómo funciona un robot industrial de soldadura por arco robotizada?
El robot lleva 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 mediante un proceso de fusión que suelda dos piezas gracias a la aportación de material. Hay distintas aplicaciones, incluido el tratamiento de un gas, que evita la contaminación que produce el proceso de fusión de materiales. Algunas de las máquinas de soldar más utilizadas para este sistema automatizado pertenecen a las marcas líderes del sector como Kemppi, SKS, Fronius, Lorch, EWM, Miller o Selco.
Los robots para soldaduras automatizadas pueden moverse en tres dimensiones para tipos rectilíneos y a través de más planos con aplicaciones articuladas. Para lograrlo pueden incorporar mesas giratorias 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 posibilidad de carga útil superior a los 1500 kg.
La soldadura robótica necesitan de equipos de limpieza de antorcha, imprescindibles para ofrecer trabajos de soldadura de calidad. Una ventaja es que los robots reducen las salpicaduras del proceso utilizando los limpiadores de las antorchas mientras esperan a que llegue la próxima pieza optimizando el tiempo de ciclo. Además disponen de sensores anticolisión para evitar daños mayores en caso de que se produzca un error.
Según el modelo y la marca del robot, la alimentación del hilo va situada de un modo u otro sobre el brazo robótico. Por citar un ejemplo Arc Mate de Fanuc ha colocado el sistema en el hombro del robot ofreciendo mayor seguridad a la alimentación del hilo. Con el objetivo de evitar calentamientos excesivos en las antorchas pueden utilizar distintos sistemas de refrigeración, siendo los más comunes los refrigerados por líquido, gas o por aire.
La gran mayoría de los controladores que se integran hoy en día disponen de paquetes de software preparados por medio de interfaces intuitivas con las que se realizan las programaciones de las soldaduras. 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 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 diagnósticos a distancia por medio de internet.
Marcas de los principales robots de soldadura por arco
Algunos de los fabricantes más importantes de robots colaborativos soldadores y robots industriales son Fanuc, Kuka, Yaskawa, Panasonic 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 procesos de soldadura automáticas. También ha liderado la fabricación de software, sensores y posicionadores por lo que indiscutiblemente es en referente en el sector.
Hoy en día existen muchas opciones para comprar un robot soldador de ocasión usado con prácticamente las mismas garantías por parte del proveedor que uno nuevo.
Riesgos de los brazos robóticos soldadores por arco
La seguridad de los operarios 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 peligro a los operarios. De este modo las celdas de soldadura son un elemento de vital importancia para la prevención de riesgos laborales, gracias a que tienen barreras fotoeléctricas de seguridad que del mismo modo que sucede con los robots de corte por láser, garantizan espacios de trabajo absolutamente seguros.
Para ofrecer una puesta en marcha sin colisiones, los software de programación ofrecen simulaciones que aseguran el correcto uso de los equipos. Complementariamente, los robots disponen de sistemas anticolisión que, en caso de haberse producido un accidente, lo detectan instantáneamente y paralizan el ciclo de trabajo.
Ventajas de integrar robots soldadores por arco automatizada
Realizar soldaduras automáticas con robots para trabajos continuos te ofrece los siguientes beneficios:
- Se adaptan a cualquier postura, ambiente y condiciones de trabajo
- Optimiza los procesos
- Reducen los tiempos de soldadura ofreciendo un mayor rendimiento de los procesos
- Optimizan los costes de fabricación aumentando la competitividad de la empresa
- El precio de un robot soldador eléctrico se amortiza rápidamente gracias al aumento de la productividad
- No tienen los errores que cometemos los operarios
- Los brazos robóticos no sufren los accidentes laborales derivadas de los trabajos de soldadura
- Garantizan la calidad de los procesos ante la falta de soldadores cualificados
- Realizan soldaduras más limpias reduciendo las salpicaduras de cada soldadura
- No tienen despistes como sucede entre los trabajadores ante trabajos repetitivos y continuos
- Los robots despaletizadores y de soldadura garantizan un rápido ROI
- Garantizan realizar soldaduras en los mismos puntos con alto grado de precisión
- Se optimiza el consumo de electrodos
- Utilizan un espacio reducido por lo que pueden incorporarse con facilidad a un proceso de fabricación
- Existe en el mercado una amplia oferta de posibilidades que nos permiten comprar robots soldadores nuevos, reparados, reacondicionados o de segunda mano
- Las empresas de robótica diseñan proyectos llave en mano que aceleran instalación en las empresas evitando paradas en las líneas de soldadura.
Historia de los robots para soldadura por arco robotizada
Los primeros robots que comenzaron a automatizar los procesos industriales se instalaron en la década de los 60 del siglo XX. No obstante no sería hasta los años 80 cuando comenzó a implantarse los primeros brazos robóticos capaces de crear soldaduras eléctricas robotizadas.