Cobots, ou robôs colaborativos, são robôs projetados para trabalhar com e ao redor de humanos. Como qualquer outro robô, os cobots permitem que tarefas repetitivas sejam concluídas com mais eficiência e precisão.
Se estiver pensando em usar um cobot para aumentar a produtividade e a segurança da soldagem em sua operação, continue lendo para saber tudo o que precisa saber para começar a usar uma solução de cobot de soldagem a laser.
O que é um Cobot de soldagem?
Embora os cobots sejam utilizados para uma variedade de tarefas, eles tiveram uma onda de adoção em aplicações de manufatura e fabricação, como a soldagem. Os cobots para soldagem combinam um braço robótico de vários eixos com uma tocha de soldagem e uma fonte de energia e são capazes de realizar muitas operações de soldagem. Os braços do cobot podem ser montados de várias maneiras, mas os cobots de soldagem geralmente são montados em uma mesa ou carrinho com uma superfície para fixação de peças de trabalho.
Os cobots de soldagem podem utilizar os mesmos métodos de soldagem manual que um soldador humano, incluindo soldagem a laser, MIG e TIG, ultrassônica, plasma e soldagem por pontos. A escolha do método de soldagem ideal é fundamental ao selecionar um sistema de soldagem cobot, pois muitas das vantagens e desvantagens de cada método persistem independentemente do nível de automação da soldagem.
Quais são as vantagens da soldagem a laser?
A soldagem a laser é o processo de transferência de energia de um feixe de laser na forma de calor para fundir ou unir peças. A soldagem a laser, seja ela portátil, totalmente automatizada ou integrada a um cobot, oferece várias vantagens significativas.
Precisão e repetibilidade
A soldagem a laser é extremamente precisa e oferece resultados consistentes, solda após solda. Por ser um processo sem contato, a soldagem a laser praticamente não apresenta degradação na qualidade da solda ao longo do tempo. A precisão da soldagem a laser combina perfeitamente com os cobots porque tanto o processo quanto o movimento são altamente controlados e repetíveis.
Calor e distorção
A soldagem a laser direciona o calor com muita precisão e gera zonas afetadas pelo calor significativamente menores do que os métodos de soldagem alternativos. Como a soldagem a laser transmite o mínimo de calor para o material ao redor e reduz bastante a distorção da peça, ela é uma excelente opção para características sensíveis e materiais mais finos.
Flexibilidade
A soldagem a laser pode ser realizada com ou sem gás de proteção e em uma variedade de materiais e espessuras. Aços, aços inoxidáveis, alumínio, cobre, titânio, níquel, latão e materiais diferentes são excelentes candidatos para a soldagem a laser.
Velocidade de soldagem
Para muitas aplicações, a soldagem a laser é significativamente mais rápida do que os métodos de soldagem alternativos. Essa vantagem é mais acentuada em sistemas totalmente automatizados, mas as velocidades de soldagem mais altas são transferidas para aplicações portáteis e cobot. A soldagem a laser tem sido amplamente adotada em grande parte porque é até quatro vezes mais rápida do que métodos alternativos, como o TIG.
Qualidade da solda
A soldagem a laser cria juntas de qualidade excepcionalmente alta, com excelente acabamento visual e propriedades mecânicas. Os lasers podem criar cordões de solda estreitos e largos, dependendo de como os parâmetros do laser são definidos, e podem ser usados com alimentadores de arame para criar cordões de solda maiores e preencher espaços mais amplos. As costuras soldadas a laser geralmente não exigem acabamento ou exigem um mínimo de acabamento além de uma passagem rápida com uma escova, reduzindo ainda mais o trabalho manual tedioso e aumentando a produtividade
Limpeza da solda
Os lasers são usados para uma ampla variedade de tarefas na fabricação e no processamento de materiais, além da soldagem. A limpeza a laser é uma dessas aplicações que cresceu em popularidade devido à sua velocidade e flexibilidade. Alguns sistemas de soldagem a laser oferecem limpeza pré-soldagem para minimizar a porosidade na junta de solda devido a contaminantes, enquanto a funcionalidade de limpeza pós-soldagem reduz ou elimina a necessidade de métodos mais lentos de limpeza de solda, como jateamento, pasta de decapagem e esmerilhamento. Essas funções de limpeza a laser são alimentadas pelo mesmo laser que as funções de soldagem e são acessadas facilmente com a troca do bocal da tocha.
Quais aplicações são adequadas para os Cobots de soldagem?
Escolher entre uma máquina de solda a laser portátil, uma soldagem a laser totalmente automatizada ou algo intermediário é uma grande decisão, principalmente para fabricantes e lojas menores. Embora existam vários fatores a serem considerados, um dos mais importantes é o tipo de aplicações, projetos e peças que você espera encontrar.
Em última análise, os cobots de soldagem a laser são uma forma de automação - embora preencham a lacuna entre os soldadores humanos e os sistemas robóticos tradicionais, a automação é mais eficaz ao lidar com tarefas repetidas.
Os dois principais benefícios que um cobot oferece são a produtividade e a consistência. Quando um cobot de soldagem é ensinado a fazer uma solda, ele pode fazê-la de forma praticamente perfeita (e rápida) várias vezes. Isso é verdade independentemente de o cobot ter aprendido 10 ou 100 tarefas de soldagem. Os cobots de soldagem realmente se destacam ao lidar com soldas repetitivas em ambientes de manufatura de alta mistura e baixo volume.
As soldas repetitivas podem se apresentar de várias formas. Em uma extremidade, um grande volume de peças pequenas que exigem uma única solda é uma boa opção para um cobot de soldagem, pois várias podem ser fixadas em uma superfície de solda e tratadas como parte de um único programa. Por outro lado, peças maiores que exigem várias soldas, como assentos de veículos, também são excelentes candidatas para cobots de soldagem. A flexibilidade e a facilidade de programação significam que os cobots de soldagem podem lidar com um projeto em um dia e, no dia seguinte, passar para um projeto diferente sem problemas.
O mesmo se aplica, é claro, aos soldadores humanos. No entanto, nenhuma quantidade de habilidade ou experiência em soldagem pode eliminar completamente os erros, as imperfeições e as inconsistências. Se uma solda precisar ser feita de acordo com uma especificação exata e a imprecisão significar etapas extras de acabamento, retrabalho ou sucata, um cobot de soldagem pode ser a solução.
Automação de soldagem e a escassez de mão de obra em soldagem
Não é segredo que a profissão de soldador passou por alguns desafios nos últimos anos, com soldadores qualificados se tornando significativamente mais difíceis de encontrar, contratar e manter. A American Welding Society projetou que haverá mais de 300.000 vagas de soldagem abertas até 2028 com base nas vagas atuais, no crescimento do setor e no desgaste previsto devido à aposentadoria dos soldadores. Os fabricantes que desejam permanecer competitivos devem tomar medidas para manter sua produtividade.
Apesar de ser uma forma de automação de soldagem, é importante entender que os cobots de soldagem não se destinam a substituir soldadores humanos qualificados. Na verdade, o oposto é verdadeiro - por definição, os robôs colaborativos dependem de humanos para ensinar e trabalhar ao lado deles. Mesmo que esse não fosse o caso, os cobots de soldagem não são perfeitos para todas as aplicações, por exemplo, quando as peças têm um ajuste inconsistente ou exigem atenção ou cuidado especial.
No entanto, os cobots de soldagem oferecem uma maneira surpreendentemente econômica e fácil de integrar para aumentar o rendimento e a produtividade da soldagem. A velocidade e a consistência que podem ser alcançadas com um cobot capacitam os soldadores qualificados a fazer mais, reduzindo a fadiga e permitindo que eles se concentrem em tarefas de maior habilidade em vez de trabalhos repetitivos. Ao aumentar a produtividade do soldador e diminuir o tempo gasto em trabalhos rotineiros, os cobots de soldagem ajudam os fabricantes a se manterem competitivos e tornam a soldagem uma profissão mais atraente.
Como programar um Cobot de soldagem?
A principal maneira pela qual os soldadores humanos interagem com um cobot de soldagem é programando-o para realizar operações de soldagem. A programação é um diferencial importante entre os cobots e os robôs industriais tradicionais. Os robôs tradicionais normalmente exigem trabalhadores com experiência em programação robótica - mesmo assim, o processo costuma ser complexo e demorado. Em comparação, os cobots de soldagem podem ser programados por operadores sem experiência em programação em apenas alguns minutos.
Embora os cobots possam ser programados usando o código G tradicional, isso geralmente não é necessário. O método mais comum de programar um cobot de soldagem é o teach-by-touch. O teach-by-touch refere-se à orientação manual do braço robótico pelas etapas do trabalho de soldagem antes de salvar o programa. A criação do perfil de movimentação da solda dessa forma envolve a definição de pontos de passagem, como o ponto de início e o ponto de parada da solda. Os cobots de soldagem podem ser programados manualmente, movendo fisicamente o braço com a mão ou usando um controle pendente para movimentar o braço.
No entanto, a programação de um cobot de soldagem envolve mais do que apenas a execução dos movimentos. A maioria dos cobots de soldagem inclui um software acessado em um controlador que permite que os operadores definam os parâmetros de soldagem. No caso do LightWELD® Sistema CobotPara a soldagem, são definidos parâmetros como potência do laser, largura da costura, tipo de solda e material, e as etapas exatas de soldagem são especificadas usando uma linguagem de programação visual.
Depois que um trabalho é ensinado, os operadores normalmente executam o cobot por meio do programa com o laser desligado para confirmar que o cobot está se comportando como pretendido antes de executar o trabalho real. Os cobots de soldagem a laser podem armazenar muitos programas e predefinições de parâmetros diferentes, que podem ser recuperados conforme necessário quando o operador estiver satisfeito com os resultados.
Os cobots de soldagem a laser são seguros?
A segurança é uma das principais preocupações das soluções de soldagem cobot e de soldagem a laser. Garantir a segurança dos operadores e dos transeuntes é mais fácil do que se imagina, mas ainda assim requer considerações sobre EPI e integração.
Vamos começar com os próprios cobots. Como robôs projetados para trabalhar próximos a trabalhadores humanos, os cobots geralmente são equipados com uma variedade de recursos de segurança. Ao contrário dos robôs tradicionais, que geralmente exigem uma gaiola para garantir que não entrem em contato com obstruções, os cobots são limitados em termos de potência e força, o que significa que não se movem com rapidez suficiente para causar ferimentos. Em caso de colisão com uma obstrução, um cobot de soldagem para imediatamente de se mover e desliga a energia de soldagem. Os cobots também são normalmente projetados com geometria arredondada e sem pontos de aperto.
A soldagem a laser requer medidas de segurança como qualquer outro tipo de soldagem. O EPI do soldador é necessário e deve incluir luvas e roupas resistentes ao calor, além de proteção para os olhos. Quando a soldagem a laser estiver em andamento, os óculos de segurança para laser com uma classificação de densidade óptica (OD) superior a seis em 1070 nm são o requisito mínimo para qualquer pessoa com uma linha de visão para a tocha de soldagem. Para os soldadores que estão mais próximos da solda, também é necessário um capacete de segurança para soldagem a laser. A fumaça também deve ser considerada, e a extração adequada de fumaça pode exigir um extrator de fumaça dedicado e equipamento de proteção respiratória se a área de soldagem não tiver ventilação adequada.
O local onde o cobot de soldagem a laser é instalado também deve ser considerado. Alguns cobots de soldagem a laser incluem gabinetes intertravados que podem ser fechados quando o laser está ligado - essa opção permite que o sistema seja instalado em praticamente qualquer lugar. Os cobots de soldagem a laser sem gabinetes integrados devem ser instalados em um ambiente fechado com paredes seguras para o laser, portas intertravadas e sinalização de segurança. Ao integrar qualquer solução a laser, um funcionário designado deve atuar como responsável pela segurança do laser (LSO), garantindo que as práticas recomendadas de segurança do laser sejam mantidas.
Quanto custam os Cobots de soldagem a laser?
O custo é um dos aspectos mais importantes e atraentes de um sistema cobot de soldagem a laser. As soluções robóticas tradicionais geralmente são muito caras e exigem muito espaço físico e esforços complexos de integração. Os cobots de soldagem são compactos, fáceis de configurar e integrar e, em geral, muito mais baratos do que seus equivalentes tradicionais. Embora as soluções de soldagem a laser sejam vistas por muitos como caras, os cobots de soldagem a laser são aproximadamente equivalentes em custo aos sistemas alternativos de cobot de soldagem.
Primeiros passos com uma solução Cobot de soldagem a laser
A implementação de uma solução cobot de soldagem a laser pode parecer intimidadora, principalmente para quem não tem experiência em automação ou soldagem a laser. Felizmente, os especialistas em soldagem a laser da IPG estão prontos para ajudar. Começar é fácil - envie-nos uma amostra, visite um de nossos laboratórios de aplicação global ou simplesmente conte-nos sobre sua aplicação.
