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 favoreciendo la competitividad de las empresas. Las ventajas que ofrecen los robots soldadores permiten a las empresas producir con mayor eficiencia y bajo unos estándares de calidad personalizados a las particularidades de cada proceso.
¿Necesitas automatizar un proceso con soldadura robotizada?
Si estás pensando automatizar un proceso de soldadura, te ofrecemos información detallada sobre las empresas de automatización industrial que trabajan en tu provincia especializadas en diseñar soluciones integrales de automatización de soldadura por medio de robots.
¿Qué es una soldadura robótica automática?
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 automatizar los procesos de soldadura es que reducen los costes de producción y aumentan la productividad. Además las células robotizadas de soldadura permiten realizar trabajos 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 de la automoción, 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 las soldaduras 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.
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 procesos de soldadura robotizadas. También ha liderado el diseño de software, sensores y posicionadores por lo que indiscutiblemente es en referente en el sector.
Características de los robots para soldaduras automatizadas
Las soldaduras robotizadas 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, disponiendo para procesos más exigentes el grado de protección IP69K.
En la actualidad muchos fabricantes 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 tienen 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 robotizadas 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 grandes temperaturas y permite fundir dos materiales y unirlos. Es un tipo de soldadura especialmente indicado para procesos continuos que requieren alta velocidad.
- Soldadura por resistencia. Este sistema se encarga de transmitir corriente entre dos piezas metálicas creando una piscina por el calor en la que se funden las dos piezas. Este sistema está especialmente indicado para tratamientos térmicos.
- 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 por ejemplo en los marcos de chapa del sector automotriz.
- 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 gracias a que permite realizar trabajos de soldadura de gran precisión.
- Soldaduras por arco TIG con soldadura 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.
- Soldadura 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 para fusionar los metales. Esta indicado para procesos de soldadura que necesitan gran velocidad.
¿Para qué sirve un robot de soldaduras industriales automatizadas?
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.
Hoy en día 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. Los avances en el desarrollo de la tecnología ofrecen excelentes respuesta de aceleración gracias a que disponen de motores extremadamente rápidos.
¿Cómo funciona un robot para soldador industrial?
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 los materiales soldados.
Los equipos de soldadura más extendidos para este tipo de aplicaciones pertenecen a las marcas líderes del sector como Kemppi, SKS, Lincoln, Fronius, Esab, Lorch o Miller.
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 producto. Los servoposicionadores para soldaduras coordinadas disponen de uno o dos ejes con capacidades de cargas superiores a los 1500 kg.
Los robots de soldadura 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 sensores 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. Con el objetivo de evitar sobrecalentamientos en las antorchas disponen de diferentes sistemas de refrigeración, siendo los más comunes los enfriados 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 diseñar 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.
Otras 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.
Seguridad de las celdas de soldadura
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 evitar accidentes laborales, gracias a que incorporan células fotoeléctricas de seguridad que al igual que sucede con los robots paletizadores, garantizan entornos de trabajo totalmente confiables.
Para garantizar una puesta en marcha sin sustos, los software de programación ofrecen simulaciones que aseguran el correcto uso de los equipos. Complementariamente, los robots tienen sensores anticolisión que, en caso de haberse producido una colisión, lo detectan rápidamente y paralizan el programa.
Ventajas de integrar robots soldadores
Realizar soldaduras automáticas con robots para trabajos repetitivos te ofrece los siguientes beneficios:
- Son capaces de adaptarse a cualquier postura, entorno y condiciones de temperatura
- 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
- Eliminan los errores que cometemos los humanos
- Los robots no sufren las lesiones oculares 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 padecen despistes como sucede entre los trabajadores ante trabajos repetitivos y continuos
- Las máquinas robotizadas ofrecen un rápido retorno de las inversiones
- Garantizan realizar soldaduras idénticas con inmejorable precisión
- Consume menor cantidad de electrodos
- Necesitan un espacio reducido por lo que pueden incorporarse con facilidad a una línea de producción
- Existe en el mercado 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 instalación en las fábricas 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 del siglo XX. Sin embargo no sería hasta la década de los 80 cuando empezaron a implantarse los primeros robots capaces de realizar soldaduras eléctricas de manera autónoma.