Soldadura robótica:cómo los robots pueden ayudar a automatizar las tareas de soldadura

La soldadura robótica es el proceso de utilizar un sistema de automatización para realizar tareas de soldadura. Obtenga más información sobre los robots de soldadura y cómo puede automatizar su primer proyecto de soldadura hoy.

Un robot de soldadura es cualquier máquina automatizada que está operando en una aplicación de soldadura. Los robots y la soldadura tienen una larga historia. No es de extrañar, entonces, que las aplicaciones de soldadura robótica a menudo tengan un fuerte retorno de la inversión. A menudo, hay muchos integradores y fabricantes que se especializan en soldadura robótica.

El propósito de este artículo es explorar los conceptos básicos de la soldadura robótica y sus ventajas. Esto le ayudará a obtener un punto de partida para automatizar algunos de sus procesos.

En este artículo:

• Industrias de soldadura robótica
• Tipos de soldadura robótica
• ¿Por qué automatizar el proceso de soldadura?
• Tipos de robots utilizados para soldar
• Consideraciones adicionales

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Industrias de soldadura robótica

Idealmente, los robots pueden soldar en cualquier industria que tenga aplicaciones de soldadura. Las industrias más comunes para los soldadores robóticos son:

• Automotriz
• Aeroespacial
• Metales
• Construcción

Las empresas de estas industrias suelen tener un gran éxito con la soldadura robótica. La razón de esto es que los tipos de productos que fabrican estas empresas se prestan fácilmente a la automatización. En un artículo anterior, comentamos las características de las tareas que son ideales para los robots. Puede leer más sobre ese tema aquí: Robots industriales:la guía n. ° 1 de robótica para todas las industrias .

Por ejemplo, la industria automotriz es un gran usuario de robots de soldadura. Los procesos de soldadura automotriz tienen las siguientes características:

• Realice la misma soldadura repetidamente
• Pequeña variación de piezas para soldar
• El proceso tiene peligros inherentes
• Requiere altos niveles de repetibilidad y precisión
• Necesita un alto rendimiento

¡Está claro por qué se utilizó el primer robot en una aplicación de soldadura automotriz!

Tipos de soldadura robotizada

Hay varios tipos diferentes de soldadura. Naturalmente, es posible que se pregunte qué tipos de soldadura pueden realizar los robots. Los robots normalmente pueden realizar cualquier tipo de proceso de soldadura. Esto incluye:

• Soldadura por puntos
• Soldadura por arco
• Soldadura por resistencia
• Soldadura MIG
• Soldadura TIG
• Soldadura por láser
• Soldadura por plasma

Soldadura por puntos es un tipo de soldadura por resistencia que une dos piezas de metal en un solo punto. De ahí el nombre "soldadura por puntos". Este proceso utiliza grandes cantidades de corriente eléctrica a través del metal para crear inmensas cantidades de calor. Este calor derrite el metal permitiendo que dos hojas se unan.

Soldadura por arco es una forma antigua pero muy común de soldadura. Como sugiere el nombre, la soldadura por arco utiliza un arco eléctrico para soldar el metal. Al igual que la soldadura por puntos, la electricidad es el catalizador de este proceso. Una corriente pasa a través de una barra de metal hasta el material. La barra de metal se conoce como electrodo. La corriente aparece como un arco brillante. Este arco proporciona el calor necesario para fundir las dos piezas de metal.

Soldadura por resistencia es un término más amplio para varios tipos de soldadura. Esto incluye cualquier soldadura donde la corriente eléctrica pasa por contacto directo a través de dos piezas de metal para soldarlas juntas. La soldadura por puntos es un tipo de soldadura por resistencia. Otros tipos incluyen la soldadura por proyección y la soldadura por costura.

Soldadura MIG es un tipo de soldadura por arco. MIG significa gas inerte metálico. A menudo se prefiere por su velocidad y versatilidad con diferentes tipos de metales. La soldadura MIG también es común para aplicaciones de soldadura robótica. Un componente adicional de la soldadura MIG es el uso de un gas protector. Este gas protege el proceso de soldadura de los contaminantes que pueden estar en la atmósfera inmediata.

Soldadura TIG es otro tipo de soldadura por arco. TIG significa gas inerte de tungsteno. Este proceso utiliza un electrodo de tungsteno para crear su arco. Al igual que la soldadura MIG, este tipo también utiliza gas para protección contra la contaminación. La soldadura TIG es un tipo notoriamente difícil de dominar para los operadores. Tampoco es tan rápido como otros tipos de soldadura comparables. Lo que pierde en velocidad lo gana en una soldadura más enfocada, a menudo más fuerte.

Soldadura láser utiliza un rayo láser de alta potencia para crear soldaduras pequeñas y enfocadas. Este estilo permite un control incomparable, lo que lo hace útil tanto para soldadura de metal como de plástico. Los sistemas de soldadura por láser incluyen los tipos de fibra, gas y de estado sólido. Estos sistemas ofrecen algunas de las tasas de velocidad y precisión más altas que se pueden lograr en la industria de la soldadura. Sin embargo, debe esperar que los sistemas de soldadura por láser sean algunas de las opciones más caras del mercado de la soldadura.

Soldadura por plasma es similar a la soldadura TIG y, a veces, incluso utiliza un electrodo de tungsteno. Se diferencia principalmente en la construcción de la antorcha. La antorcha tiene una pequeña boquilla de cobre que expulsa el arco a alta velocidad y temperatura. Aquí es donde reside la ventaja de la soldadura por plasma. Las temperaturas de arco estándar para la soldadura por plasma pueden estar en el rango de 25.000 ° C a 30.000 ° C. Comparativamente, las temperaturas estándar para otros tipos de soldadura por arco pueden estar en el rango de 5,000 ° C a 6,000 ° C.

¿Por qué automatizar el proceso de soldadura?

Hay muchos factores que impulsan a las empresas a automatizar el proceso de soldadura. Se obtienen grandes beneficios al pasar de la soldadura manual a la automatizada. Las razones comunes incluyen:

• Mejoras en el tiempo de ciclo
• Costos laborales y disponibilidad
• Coherencia
• Precisión
• Eficiencia del material
• Seguridad

Duración del ciclo

El tiempo de ciclo es a menudo una preocupación inmediata para los procesos de soldadura de gran volumen. Las aplicaciones que requieren altos niveles de rendimiento a veces encuentran que la velocidad del operador es el factor limitante en la fabricación. En otras palabras, los soldadores manuales tienen límites en la velocidad de soldadura que pueden afectar negativamente a los fabricantes. Los robots pueden soldar a una velocidad mayor que incluso los soldadores humanos capacitados. Esta velocidad se encuentra no solo durante el proceso de soldadura en sí, sino también en el tiempo necesario para moverse entre posiciones. Además, los robots no necesitan descansos ni experimentan tiempo de inactividad debido al cambio de turno. Un soldador robótico puede continuar soldando siempre que el material esté disponible. Estos factores a menudo conducen al retorno de la inversión más notable para los fabricantes.

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Costos laborales y precisión

Los soldadores cualificados son un bien caro y limitado en el mercado laboral actual. Esto coloca a los fabricantes en una posición difícil para mantener las operaciones. Las diferencias de habilidad conducen a diferencias notables de calidad en la soldadura, lo que tiene un impacto negativo en las ventas. Además, los costos laborales tienen un impacto considerable en los resultados de un fabricante. Por esta razón, muchas empresas consideran que la automatización del proceso de soldadura es una decisión necesaria para seguir siendo competitivas.

Coherencia

El control de calidad es esencial para las aplicaciones de soldadura. Las pequeñas imperfecciones e inconsistencias causan huecos, deformaciones y debilidades en las soldaduras. Problemas como estos pueden incluso inutilizar el producto. Esto conduce a más desechos y desperdicio de material. La mayoría de los fabricantes rastrean la cantidad de material desperdiciado cada año. Este costo se puede recuperar con la integración de un robot de soldadura en su proceso. La consistencia de la robótica significa la misma calidad de soldadura cada vez y menos desperdicios en comparación con la soldadura manual.

Precisión

Para determinadas aplicaciones, se requiere una precisión extrema. Este nivel de rendimiento solo se puede lograr mediante la automatización del proceso de soldadura. La retroalimentación de alta resolución proporcionada por los servomotores de los robots permite una precisión que no pueden igualar los soldadores humanos. Esta precisión se puede lograr una y otra vez, ya que el robot tampoco se fatiga como los soldadores manuales.

Eficiencia del material

Los soldadores robóticos son más eficientes con el uso de material. Dado que siguen un conjunto de instrucciones programadas, los robots utilizarán la misma cantidad de material cada vez que suelden una pieza. Incluso los soldadores expertos cometerán errores y tendrán inconsistencias. Existen variaciones en la cantidad de material de soldadura consumido de una pieza a otra en el proceso manual. Estos materiales incluyen electrodos, plasma, gases, etc.

Seguridad

El proceso de soldadura es intrínsecamente peligroso. Estos peligros incluyen:

• Descarga eléctrica
• Sonido
• Exposición al arco
• Peligros explosivos

Cualquier proceso que incluya electricidad de alto voltaje y altas temperaturas será peligroso para los humanos. Los soldadores manuales siempre están expuestos a estos peligros durante el proceso de soldadura. Las posibles lesiones incluyen:

• Quemaduras
• Electrocución
• Pérdida auditiva
• Ceguera

Las lesiones en el lugar de trabajo son caras. Este gasto se mitiga con el uso de soldadores robóticos. Es importante recordar que los robots no eliminan el peligro del proceso. Los robots simplemente eliminan a un operador humano de la exposición directa al proceso. Debe seguir los protocolos de seguridad adecuados y las estrategias de mitigación de riesgos al integrar un robot soldador en sus instalaciones.

Tipos de robots utilizados para soldar

Técnicamente, se puede utilizar cualquier tipo de robot estacionario en una aplicación de soldadura. Estos tipos de robots incluyen:

• Brazos articulados
• Robots de seis ejes
• Robots SCARA
• Cilíndrico
• cartesiano o pórtico

Cualquiera de estos robots puede ser un soldador si se puede montar una herramienta de soldadura en el extremo de su brazo. Sin embargo, los tipos de seis ejes son, con mucho, el tipo más común de robots de soldadura. La razón de esto es que son el tipo de robot más flexible. El robot de seis ejes puede contorsionarse para soldar en ángulos que no pueden alcanzar los otros tipos de robots. Este robot también puede escalar para tener un amplio rango de movimiento requerido para muchas aplicaciones de soldadura.

Una innovación reciente en la industria de la soldadura robótica es la inclusión de robots colaborativos de seis ejes para la soldadura. Los robots colaborativos son más fáciles de enseñar nuevos procesos que los robots industriales estándar. El proceso de enseñanza a menudo se realiza con una técnica de guía manual. Un operador puede guiar al robot a través del proceso a mano para enseñarle una nueva pieza a soldar. Esto le da a la robótica un lugar para aplicaciones de volumen medio. Los robots industriales estándar requieren que se escriba un nuevo código para enseñar una nueva parte. Esto puede requerir que un especialista dedique varias horas a días para desarrollar y probar el código. Un operador puede enseñarle a un cobot una pieza nueva en cuestión de minutos.

Una nota importante aquí es que los robots de soldadura colaborativos tienen limitaciones. Factores como el tamaño, la velocidad y la capacidad de carga útil significan que los robots colaborativos no serán adecuados para todas las aplicaciones de soldadura. Es importante considerar los requisitos específicos de su aplicación para determinar si un robot colaborativo es la solución adecuada para su robot de soldadura. Un experto puede ayudarlo a tomar esta determinación. La red de asesores independientes de HowToRobot puede ayudarlo a determinar dónde y cómo automatizar.

Consideraciones adicionales

Hay consideraciones adicionales que debe tener en cuenta con los soldadores robóticos. Rara vez se puede introducir un robot en un proceso sin equipo adicional. Es posible que los robots tampoco funcionen en todas las aplicaciones de soldadura. Por estas razones, es importante identificar proveedores experimentados.

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El equipo adicional puede incluir plantillas y sistemas de seguridad. Una plantilla es un sistema mecánico que sujeta y presenta las piezas a soldar al robot de forma predecible. Las plantillas pueden ser cosas como mesas giratorias o sistemas de sujeción, según la aplicación. Las plantillas también pueden ser considerablemente caras. Por esta razón, es importante pensar en cómo se presentará la pieza al robot para su proceso de soldadura.

Al igual que con cualquier robot, el equipo de seguridad debe incluirse en el costo total del proyecto. El equipo de seguridad puede incluir:

• Jaulas de seguridad
• Sensores
• Cortinas de luz
• Escáneres de seguridad
• Relés de seguridad

El proceso de soldadura tiene peligros adicionales que hacen que la seguridad sea aún más importante de considerar. Los robots están diseñados para realizar automáticamente su tarea de forma repetida. Los sistemas de seguridad garantizan que, si hay operadores humanos u obstrucciones, el robot se comportará de forma segura y predecible.

¿Cuándo son los robots de soldadura una mala idea?

Hay ciertos escenarios en los que los robots pueden no ser beneficiosos para su aplicación. Ciertos procesos pueden variar demasiado en el tipo de producto utilizado. Por ejemplo, considere una empresa que produce muchas piezas personalizadas en pequeños volúmenes. Este negocio puede encontrarse reprogramando un robot muchas veces al año. Este costo adicional y el tiempo de inactividad pueden hacer que un robot sea ineficiente para este proceso.

Otros riesgos incluyen la dependencia de robots en determinadas aplicaciones. Si la falla de un solo robot puede retrasar un proceso completo, puede exponerse a riesgos. Por este motivo, es importante contar con medidas de mantenimiento preventivo y repuestos.

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Es importante recordar que los sistemas de soldadura robótica requieren una gran inversión inicial. Esto conduce a una alta barrera de entrada al mercado de la soldadura robótica para algunos fabricantes. Puede utilizar la herramienta RFQ de HowToRobot para recibir cotizaciones y ofertas de proveedores de robots en función de sus necesidades para ver cuáles podrían ser sus costos.