Factores clave en el diseño e integración de células de soldadura robóticas
La soldadura robótica puede mejorar la consistencia de la producción y reducir el trabajo manual repetitivo, pero la automatización exitosa depende de mucho más que el propio robot de soldadura.
Una celda de soldadura robótica completa combina un robot, equipos de soldadura, accesorios, posicionamiento de la pieza de trabajo, sistemas de control y medidas de seguridad.el sistema puede experimentar largos tiempos de ciclo, programación difícil, calidad de soldadura inconsistente o frecuentes interrupciones de producción.
Para los fabricantes que planean una nueva línea de soldadura o actualizan un proceso existente, es esencial comprender los factores clave de diseño e integración.
1. Seleccione el robot de soldadura adecuado
El robot debe coincidir con las dimensiones de la pieza de trabajo, las posiciones de soldadura, la configuración de la antorcha y el ciclo de producción requerido.
Los factores de selección importantes incluyen:
Capacidad de carga útil, incluida la antorcha de soldadura y el equipo montado
Alcance y envolvente de trabajo
Orientación de la herramienta requerida
Repetibilidad y rendimiento de movimiento
Posición de montaje
Proceso de soldadura y requisitos de producción
Un robot industrial de seis ejes se considera comúnmente para aplicaciones de soldadura porque proporciona flexibilidad en el posicionamiento de la antorcha alrededor de piezas de trabajo complejas.
Modelos de robots de fabricantes comoFANUC y KUKAEl modelo adecuado depende del alcance requerido, la carga útil, los requisitos de aplicación y la compatibilidad con el equipo de soldadura propuesto.
La elección de un robot basado sólo en su alcance nominal o carga útil puede conducir a dificultades cuando la antorcha necesita acceder a lugares de soldadura restringidos.
2Diseña el dispositivo de soldadura cuidadosamente
El dispositivo mantiene la pieza en la posición requerida durante la soldadura.
El diseño de los accesorios puede causar posicionamiento de piezas inconsistente, acceso difícil a la antorcha y ajustes repetidos durante la producción.
Un dispositivo adecuado debe tener en cuenta:
Dimensiones y tolerancias de la pieza de trabajo
Método de sujeción
Accesibilidad de las costuras de soldadura
Exposición al calor y a las salpicaduras
Espacio de carga y descarga
Posicionamiento repetible
Requisitos para el cambio de accesorios
Para la producción repetitiva, la posición constante de la pieza de trabajo es especialmente importante.Incluso un robot bien programado puede producir resultados insatisfactorios si la pieza de trabajo se mueve o varía significativamente entre ciclos.
Cuando se trate de varias variantes de piezas, el diseño de los accesorios también debe tener en cuenta los cambios de producto.
3. Elegir el equipo de soldadura adecuado
El robot de soldadura y el equipo de soldadura deben trabajar juntos como un sistema integrado.
Dependiendo del proceso, el equipo puede incluir una fuente de energía de soldadura, una antorcha, un alimentador de alambre, una estación de limpieza de antorchas, un paquete de cables y dispositivos de monitoreo del proceso.
La selección debe reflejar el material, el grosor de la pieza de trabajo, el diseño de la unión, el método de soldadura y las condiciones de producción requeridas.
El robot debe poder mantener el ángulo requerido de la antorcha y acceder a la costura de soldadura sin interferencias excesivas de la pieza de trabajo o el accesorio.
Antes de comprar el equipo, confirme las interfaces eléctricas requeridas, el método de comunicación y las funciones de control con el robot y los proveedores de equipos de soldadura.
4. Considere un posicionador de soldadura
Un posicionador de soldadura gira o reorienta una pieza para proporcionar un acceso más adecuado a la soldadura.
Los posicionadores pueden ser útiles cuando el robot debe soldar diferentes lados de un componente o cuando una orientación fija de la pieza de trabajo crearía ángulos de encendido difíciles.
Cuando se integre un posicionador, hay que tener en cuenta:
Peso y dimensiones de la pieza de trabajo
Rango de rotación requerido
Precisión de posicionamiento
Coordinación con el movimiento del robot
Instalación de las fijaciones
Enrutamiento de cables y servicios públicos
Tiempo de ciclo requerido
No todas las celdas de soldadura requieren un posicionador. Para piezas de trabajo más simples, un dispositivo fijo puede ser suficiente.el movimiento coordinado del robot y del posicionador puede mejorar la accesibilidad y la coherencia del proceso.
5. Planificar el camino del robot y la secuencia de soldadura
La trayectoria de soldadura debe coincidir con la geometría de la unión y el proceso de soldadura requerido.
Los ingenieros deben considerar la orientación de la antorcha, las posiciones de aproximación y salida, la distancia de colisión, la ruta de los cables y el orden en que se completan las soldaduras.
La secuencia puede afectar tanto al tiempo de ciclo como a la deformación de la pieza de trabajo.
La programación y la simulación fuera de línea pueden ayudar a evaluar la accesibilidad, identificar posibles colisiones y revisar el diseño de la célula propuesto antes de la puesta en marcha física.
Sin embargo, los resultados de la simulación deben validarse durante la instalación y los ensayos con el equipo y las piezas reales.
6. Integrar controles y equipos periféricos
Una célula de soldadura robótica a menudo incluye varios dispositivos que deben funcionar en la secuencia correcta.
Estos pueden incluir:
Controlador del robot
Fuente de energía de soldadura
Clamparas de fijación
Posicionador
Sensores
Equipo de carga de piezas
PLC
Dispositivos de seguridad
Por ejemplo, el robot no debe iniciar un ciclo de soldadura hasta que la pieza de trabajo esté correctamente posicionada y se confirmen las condiciones de sujeción necesarias.
La secuencia de control también debe abordar el manejo de fallos, la finalización del ciclo, la intervención del operador y la recuperación después de las interrupciones.
La comunicación fiable entre el robot y los equipos periféricos es importante para una producción estable.
7. Seguridad de diseño en la célula de soldadura
La soldadura robótica implica varios peligros, incluida la radiación del arco de soldadura, superficies calientes, humos, chispas y maquinaria en movimiento.
Un diseño de seguridad adecuado puede incluir protecciones, bloqueos de las puertas de acceso, funciones de frenado de seguridad y medidas apropiadas para los gases de soldadura y los peligros eléctricos.
Las medidas de seguridad requeridas dependen de la aplicación completa, el equipo, el lugar de trabajo y las regulaciones aplicables.
La seguridad debe tenerse en cuenta durante el diseño inicial y el diseño del sistema en lugar de añadirse solo después de que el robot haya sido instalado.
8Evaluar el tiempo de ciclo y los requisitos de producción
La velocidad de movimiento del robot no determina la velocidad de producción completa.
El ciclo completo puede incluir la carga, sujeción, soldadura, movimiento del posicionador, inspección y descarga de la pieza de trabajo.
Para evaluar el tiempo de ciclo objetivo, los fabricantes deben identificar cada etapa y determinar dónde pueden producirse retrasos.
Las posibles mejoras incluyen:
Reducción de los viajes innecesarios de los robots
Mejora de la carga y descarga de los accesorios
Optimización de la secuencia de soldadura
Coordinación del movimiento del robot y del posicionador
Reducción del tiempo de espera evitable
Planificación de los procedimientos de cambio adecuados
El objetivo es mejorar el proceso de soldadura completo en lugar de optimizar el robot aislado.
9¿Qué deben preparar los compradores antes de solicitar un robot de soldadura?
Proporcionar detalles claros de la aplicación ayuda a los proveedores a evaluar los requisitos de los equipos y la complejidad de la integración.
Preparar la siguiente información, si está disponible:
Dibujos y dimensiones de la pieza
Tipo de material y grosor
Ubicación de las soldaduras y detalles de las juntas
Volumen de producción
Tiempo de ciclo requerido
Requisitos del proceso de soldadura
Requisitos de fijación y posicionador
Espacio disponible en el piso
Equipo de soldadura existente
Interfaces de seguridad y control requeridas
Muestras de piezas de trabajo, videos de producción y dibujos de diseño también pueden ayudar durante la evaluación técnica.
Conclusión
El éxito de la soldadura robótica depende de la integración del robot, el equipo de soldadura, los accesorios, los dispositivos de posicionamiento, los controles y los sistemas de seguridad.
La selección de un robot adecuado es sólo el primer paso: el posicionamiento de la pieza de trabajo, el acceso a la antorcha, la secuencia de soldadura, la comunicación y la planificación del tiempo de ciclo influyen en el rendimiento del sistema final.
Para los fabricantes que consideran automatizar la soldadura,la evaluación de la celda de soldadura completa antes de comprar el equipo puede ayudar a reducir las dificultades de integración y crear un proceso de producción más confiable.
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