Los cobots, o robots colaborativos, son robots diseñados para trabajar con y alrededor de los humanos. Como cualquier robot, los cobots permiten realizar tareas repetitivas de forma más eficiente y precisa.
Si está pensando en utilizar un cobot para aumentar la productividad y la seguridad de la soldadura en su empresa, siga leyendo para conocer todo lo que necesita saber para empezar a utilizar un cobot de soldadura láser.
¿Qué es un robot de soldadura?
Aunque los cobots se utilizan para diversas tareas, han experimentado un auge en aplicaciones de fabricación como la soldadura. Los cobots para soldadura combinan un brazo robótico multieje con una antorcha de soldadura y una fuente de energía, y son capaces de realizar muchas operaciones de soldadura. Los brazos de los cobots pueden montarse de diversas formas, pero los cobots de soldadura suelen montarse en una mesa o carro con una superficie para fijar las piezas de trabajo.
Los cobots de soldadura pueden utilizar los mismos métodos de soldadura manual que un soldador humano, incluida la soldadura láser, MIG y TIG, ultrasónica, por plasma y por puntos. Elegir el método de soldadura ideal es fundamental a la hora de seleccionar un sistema de soldadura cobot, ya que muchas de las ventajas y desventajas de cada método persisten independientemente del nivel de automatización de la soldadura.
¿Cuáles son las ventajas de la soldadura láser?
La soldadura láser es el proceso de transferir la energía de un rayo láser en forma de calor para fusionar o unir piezas. La soldadura láser, ya sea manual, totalmente automatizada o integrada con un cobot, ofrece una serie de ventajas significativas.
Precisión y repetibilidad
La soldadura láser es extraordinariamente precisa y ofrece resultados uniformes soldadura tras soldadura. Al tratarse de un proceso sin contacto, la calidad de la soldadura láser prácticamente no se degrada con el paso del tiempo. La precisión de la soldadura láser combina a la perfección con los cobots, ya que tanto el proceso como el movimiento están muy controlados y son repetibles.
Calor y distorsión
La soldadura láser dirige el calor con gran precisión y genera zonas afectadas por el calor mucho más pequeñas que otros métodos de soldadura alternativos. Dado que la soldadura láser transmite un calor mínimo al material circundante y reduce en gran medida la distorsión de la pieza de trabajo, es una opción excelente para características sensibles y materiales más finos.
Flexibilidad
La soldadura láser puede realizarse con y sin gas de protección y en una amplia gama de materiales y espesores. Los aceros, los aceros inoxidables, el aluminio, el cobre, el titanio, el níquel, el latón y los materiales disímiles son excelentes candidatos para la soldadura láser.
Velocidad de soldadura
En muchas aplicaciones, la soldadura láser es mucho más rápida que los métodos de soldadura alternativos. Esta ventaja es más pronunciada en los sistemas totalmente automatizados, pero las mayores velocidades de soldadura se extienden a las aplicaciones manuales y cobot. La soldadura láser se ha generalizado en gran medida porque es hasta 4 veces más rápida que otros métodos alternativos como el TIG.
Calidad de soldadura
La soldadura láser crea uniones de calidad excepcional con un acabado visual y unas propiedades mecánicas excelentes. Los láseres pueden crear cordones de soldadura tanto estrechos como anchos, dependiendo de cómo se ajusten los parámetros del láser, y pueden utilizarse con alimentadores de alambre para crear cordones de soldadura más grandes y rellenar huecos más anchos. Las costuras soldadas con láser no suelen requerir ningún acabado, o uno mínimo, más allá de una pasada rápida con un cepillo, lo que reduce aún más el tedioso trabajo manual y aumenta la productividad.
Limpieza de soldaduras
Los láseres se utilizan para una amplia variedad de tareas de fabricación y procesamiento de materiales, además de la soldadura. La limpieza por láser es una de esas aplicaciones que ha ganado popularidad gracias a su rapidez y flexibilidad. Algunos sistemas de soldadura láser ofrecen limpieza previa a la soldadura para minimizar la porosidad en la unión soldada debida a contaminantes, mientras que la funcionalidad de limpieza posterior a la soldadura reduce o elimina la necesidad de utilizar métodos de limpieza de soldaduras más lentos como el granallado, la pasta de decapado y el esmerilado. Estas funciones de limpieza láser funcionan con el mismo láser que las funciones de soldadura y se accede a ellas fácilmente cambiando la boquilla de la antorcha.
¿Qué aplicaciones son adecuadas para los robots de soldadura?
Elegir entre un soldador láser manual, un soldador láser totalmente automatizado o algo intermedio es una decisión importante, sobre todo para los pequeños fabricantes y talleres. Aunque hay que tener en cuenta una serie de factores, uno de los más importantes es el tipo de aplicaciones, proyectos y piezas que se espera encontrar.
En última instancia, los cobots de soldadura láser son una forma de automatización. Aunque tienden un puente entre los soldadores humanos y los sistemas robóticos tradicionales, la automatización es más eficaz cuando se trata de tareas repetitivas.
Las dos principales ventajas que ofrece un cobot son la productividad y la constancia. Una vez que un cobot ha aprendido a soldar, puede hacerlo prácticamente a la perfección (y con rapidez) una y otra vez. Esto es así tanto si se le han enseñado 10 tareas de soldadura como 100. Los robots de soldadura brillan realmente cuando se trata de soldaduras repetitivas en entornos de fabricación de alta mezcla y bajo volumen.
Las soldaduras repetitivas pueden adoptar muchas formas. Por un lado, un gran volumen de piezas pequeñas que requieren una sola soldadura son una buena opción para un robot de soldadura, ya que se pueden fijar varias a una superficie de soldadura y tratarlas como parte de un único programa. En el otro extremo, las piezas más grandes que requieren múltiples soldaduras, como los asientos de los vehículos, también suelen ser excelentes candidatos para los cobots de soldadura. La flexibilidad y facilidad de programación significa que los cobots de soldadura pueden encargarse de un proyecto un día y pasar sin problemas a otro proyecto al día siguiente.
Lo mismo ocurre, por supuesto, con los soldadores humanos. Sin embargo, ninguna habilidad o experiencia en soldadura puede eliminar por completo los errores, las imperfecciones y las incoherencias. Si una soldadura debe realizarse con unas especificaciones exactas y la imprecisión implica pasos de acabado adicionales, repeticiones o desechos, un cobot de soldadura puede ser la solución.
Automatización de la soldadura y escasez de mano de obra en soldadura
No es ningún secreto que la profesión de soldador ha experimentado algunos retos en los últimos años, con soldadores cualificados cada vez más difíciles de encontrar, contratar y retener. La Sociedad Americana de Soldadura ha proyectado que habrá más de 300.000 puestos de trabajo de soldadura abiertos en 2028 sobre la base de las vacantes actuales, el crecimiento de la industria, y el desgaste previsto debido a la jubilación de los soldadores. Los fabricantes que deseen seguir siendo competitivos deben tomar medidas para mantener su productividad.
A pesar de ser una forma de automatización de la soldadura, es importante entender que los cobots de soldadura no pretenden sustituir a los soldadores humanos cualificados. De hecho, ocurre todo lo contrario: por definición, los robots colaborativos dependen de humanos que les enseñen y trabajen junto a ellos. Aunque no fuera así, los cobots de soldadura no son perfectos para todas las aplicaciones, como cuando las piezas tienen un ajuste incoherente o requieren especial atención o cuidado.
Sin embargo, los cobots de soldadura ofrecen una forma sorprendentemente asequible y fácil de integrar de aumentar el rendimiento y la productividad de la soldadura. La velocidad y la uniformidad que se consiguen con un cobot permiten a los soldadores cualificados hacer más cosas, reducen la fatiga y les permiten centrarse en tareas más especializadas en lugar de en trabajos repetitivos. Al aumentar la productividad de los soldadores y reducir el tiempo dedicado a tareas rutinarias, los robots de soldadura ayudan a los fabricantes a seguir siendo competitivos y hacen de la soldadura una profesión más atractiva.
¿Cómo se programa un cobot de soldadura?
La principal forma en que los soldadores humanos interactúan con un cobot de soldadura es programándolo para que realice operaciones de soldadura. La programación es un factor diferenciador clave entre los cobots y los robots industriales tradicionales. Los robots tradicionales suelen requerir trabajadores con experiencia en programación robótica, y aun así el proceso suele ser complejo y lento. En comparación, los cobots de soldadura pueden ser programados por operarios sin experiencia en programación en tan sólo unos minutos.
Aunque los cobots pueden programarse utilizando el código g tradicional, esto no suele ser necesario. El método más habitual para programar un cobot de soldadura es el aprendizaje táctil. Teach-by-touch se refiere a guiar manualmente el brazo robótico a través de los pasos del trabajo de soldadura antes de guardar el programa. Crear el perfil de movimiento de la soldadura de este modo implica establecer puntos de referencia como el punto de inicio de la soldadura y el punto de parada de la soldadura. Los cobots de soldadura pueden programarse manualmente moviendo físicamente el brazo con la mano o utilizando un controlador colgante para mover el brazo.
Sin embargo, programar un robot de soldadura implica algo más que realizar los movimientos. La mayoría de los robots de soldadura incluyen un software al que se accede desde un controlador que permite a los operarios definir los parámetros de soldadura. En el caso del sistema LightWELD® Cobot, se definen parámetros como la potencia del láser, la anchura del cordón, el tipo de soldadura y el material, y se especifican los pasos exactos de soldadura mediante un lenguaje de programación visual.
Una vez que se ha enseñado un trabajo, los operarios suelen ejecutar el programa con el cobot apagado para confirmar que el cobot se comporta como es debido antes de ejecutar el trabajo real. Los cobots de soldadura láser pueden almacenar muchos programas y parámetros preestablecidos diferentes que pueden recuperarse cuando sea necesario, una vez que el operario esté satisfecho con los resultados.
¿Son seguros los robots de soldadura láser?
La seguridad es una preocupación primordial tanto para las soluciones de soldadura cobot como para las de soldadura láser. Garantizar la seguridad tanto de los operarios como de los transeúntes es más fácil de lo que cabría esperar, pero sigue requiriendo EPI y consideraciones de integración.
Empecemos por los propios cobots. Como robots diseñados para trabajar cerca de trabajadores humanos, los cobots suelen estar equipados con una serie de características de seguridad. A diferencia de los robots tradicionales, que a menudo necesitan una jaula para asegurarse de que no entran en contacto con obstáculos, los cobots están limitados en cuanto a potencia y fuerza, lo que significa que no se mueven lo suficientemente rápido como para causar lesiones. En caso de colisión con un obstáculo, un cobot de soldadura dejará de moverse inmediatamente y desconectará la potencia de soldadura. Los cobots también suelen estar diseñados con una geometría redondeada y sin puntos de pellizco.
La soldadura láser requiere medidas de seguridad como cualquier otro tipo de soldadura. El EPI del soldador es necesario y debe incluir guantes y ropa resistentes al calor, así como protección ocular. Cuando se está soldando con láser, las gafas de seguridad láser con una densidad óptica (OD) superior a seis a 1070 nm son el requisito mínimo para cualquier persona que tenga línea de visión con el soplete de soldadura. Para los soldadores que estén más cerca de la soldadura, también se requiere un casco de seguridad láser. Los humos también deben tenerse en cuenta, y una extracción de humos adecuada puede requerir un extractor de humos específico y un equipo de protección respiratoria si la zona de soldadura no tiene una ventilación adecuada.
También hay que tener en cuenta el lugar donde se instala el cobot de soldadura láser. Algunos cobots de soldadura láser incluyen cerramientos interconectados que pueden cerrarse cuando el láser está encendido; esta opción permite instalar el sistema prácticamente en cualquier lugar. Los cobots de soldadura láser sin carcasas integradas deben instalarse en un entorno cerrado con paredes seguras para el láser, puertas con enclavamiento y señales de seguridad. Al integrar cualquier solución láser, debe designarse a un empleado como responsable de seguridad láser (LSO) que garantice el cumplimiento de las mejores prácticas de seguridad láser.
¿Cuánto cuestan los robots de soldadura láser?
El coste es uno de los aspectos más importantes y atractivos de un sistema cobot de soldadura láser. Las soluciones robóticas tradicionales suelen ser muy caras y requieren mucho espacio y complejos esfuerzos de integración. Los cobots de soldadura son compactos, fáciles de configurar e integrar y, por lo general, mucho más baratos que sus homólogos tradicionales. Aunque muchos consideran que las soluciones de soldadura láser son caras, el coste de los cobots de soldadura láser es aproximadamente equivalente al de los sistemas cobot de soldadura alternativos.
Primeros pasos con un cobot de soldadura láser
La implementación de una solución cobot de soldadura láser puede parecer intimidante, especialmente para aquellos que no tienen experiencia en automatización o soldadura láser. Afortunadamente, los expertos en soldadura láser de IPG están preparados para ayudarle. Empezar es fácil: envíenos una muestra, visite uno de nuestros laboratorios de aplicaciones globales o simplemente háblenos de su aplicación.
