I cobot, o robot collaborativi, sono robot progettati per lavorare con e intorno all'uomo. Come tutti i robot, i cobot consentono di svolgere attività ripetitive in modo più efficiente e preciso.
Se state pensando di utilizzare un cobot per aumentare la produttività e la sicurezza della vostra attività, continuate a leggere per scoprire tutto quello che c'è da sapere per iniziare a utilizzare una soluzione cobot per la saldatura laser.
Che cos'è un cobot di saldatura?
Sebbene i cobot siano utilizzati per una varietà di compiti, hanno registrato un'impennata di adozione nelle applicazioni di produzione e fabbricazione, come la saldatura. I cobot per la saldatura combinano un braccio robotico multiasse con una torcia di saldatura e una fonte di alimentazione e sono in grado di eseguire molte operazioni di saldatura. I bracci dei cobot possono essere montati in vari modi, ma in genere i cobot per la saldatura sono montati su un tavolo o un carrello con una superficie per il fissaggio dei pezzi.
I cobot di saldatura possono utilizzare gli stessi metodi di saldatura manuale di un saldatore umano, tra cui la saldatura laser, MIG e TIG, gli ultrasuoni, il plasma e la saldatura a punti. La scelta del metodo di saldatura ideale è fondamentale quando si sceglie un sistema di saldatura cobot, poiché molti dei vantaggi e degli svantaggi di ciascun metodo permangono indipendentemente dal livello di automazione della saldatura.
Quali sono i vantaggi della saldatura laser?
La saldatura laser è il processo di trasferimento dell'energia di un raggio laser sotto forma di calore per fondere o unire parti. La saldatura laser, sia essa manuale, completamente automatizzata o integrata con un cobot, offre una serie di vantaggi significativi.
Precisione e ripetibilità
La saldatura laser è estremamente precisa e offre risultati costanti saldatura dopo saldatura. Essendo un processo senza contatto, la saldatura laser non subisce praticamente alcun deterioramento della qualità della saldatura nel tempo. La precisione della saldatura laser si abbina in modo eccellente ai cobot, perché sia il processo che il movimento sono altamente controllati e ripetibili.
Calore e distorsione
La saldatura laser dirige il calore in modo molto preciso e genera zone termicamente alterate molto più piccole rispetto ai metodi di saldatura alternativi. Poiché la saldatura laser trasmette un calore minimo al materiale circostante e riduce notevolmente la distorsione del pezzo, è una scelta eccellente per gli elementi sensibili e i materiali più sottili.
Flessibilità
La saldatura laser può essere eseguita con o senza gas di protezione e su una gamma di materiali e spessori diversi. Acciai, acciai inossidabili, alluminio, rame, titanio, nichel, ottone e materiali dissimili sono tutti ottimi candidati per la saldatura laser.
Velocità di saldatura
Per molte applicazioni, la saldatura laser è significativamente più veloce rispetto ai metodi di saldatura alternativi. Questo vantaggio è più evidente nei sistemi completamente automatizzati, ma la maggiore velocità di saldatura si estende anche alle applicazioni manuali e ai cobot. La saldatura laser è stata ampiamente adottata soprattutto perché è fino a 4 volte più veloce di metodi alternativi come il TIG.
Qualità della saldatura
La saldatura laser crea giunti di qualità eccezionale, con una finitura visiva e proprietà meccaniche eccellenti. I laser possono creare cordoni di saldatura sia stretti che larghi, a seconda di come vengono impostati i parametri laser, e possono essere utilizzati con alimentatori di filo per creare cordoni di saldatura più grandi e riempire spazi vuoti più ampi. I cordoni saldati al laser spesso non richiedono alcuna rifinitura, se non una rapida passata con una spazzola, riducendo ulteriormente il noioso lavoro manuale e aumentando la produttività.
Pulizia delle saldature
I laser sono utilizzati per un'ampia varietà di compiti nella fabbricazione e nella lavorazione dei materiali, oltre che nella saldatura. La pulizia laser è una di queste applicazioni che ha avuto un'impennata di popolarità grazie alla sua velocità e flessibilità. Alcuni sistemi di saldatura laser offrono la pulizia pre-saldatura per ridurre al minimo la porosità del giunto di saldatura dovuta ai contaminanti, mentre la funzionalità di pulizia post-saldatura riduce o elimina la necessità di metodi di pulizia della saldatura più lenti come la sabbiatura, il decapaggio in pasta e la rettifica. Queste funzioni di pulizia laser sono alimentate dallo stesso laser delle funzioni di saldatura e sono facilmente accessibili cambiando l'ugello della torcia.
Quali applicazioni sono adatte ai cobot di saldatura?
Scegliere tra una saldatrice laser portatile, una saldatura laser completamente automatizzata o una via di mezzo è una decisione importante, soprattutto per i piccoli produttori e le officine. Sebbene ci siano diversi fattori da considerare, uno dei più critici è il tipo di applicazioni, progetti e pezzi che si prevede di incontrare.
In definitiva, i cobot per la saldatura laser sono una forma di automazione: se da un lato colmano il divario tra i saldatori umani e i sistemi robotici tradizionali, dall'altro l'automazione è più efficace quando si tratta di attività ripetitive.
I due vantaggi principali offerti da un cobot sono la produttività e la coerenza. Una volta che un cobot di saldatura ha imparato a saldare, può farlo in modo praticamente perfetto (e veloce) più e più volte. Questo vale sia che al cobot siano state insegnate 10 operazioni di saldatura, sia che ne siano state insegnate 100. I cobot di saldatura si distinguono per la gestione di saldature ripetitive in ambienti di produzione a basso volume e ad alta frequenza.
Le saldature ripetitive possono assumere diverse forme. Da un lato, un volume elevato di piccoli pezzi che richiedono una singola saldatura è adatto a un cobot di saldatura, in quanto più pezzi possono essere fissati alla superficie di saldatura e trattati come parte di un unico programma. Dall'altro lato, anche i pezzi più grandi che richiedono più saldature, come i sedili dei veicoli, sono spesso ottimi candidati per i cobot di saldatura. La flessibilità e la facilità di programmazione fanno sì che i cobot di saldatura possano gestire un progetto un giorno e passare senza problemi a un progetto diverso il giorno successivo.
Lo stesso vale, ovviamente, per i saldatori umani. Tuttavia, nessuna abilità o esperienza di saldatura può eliminare completamente errori, imperfezioni e incongruenze. Se una saldatura deve essere eseguita secondo specifiche precise e l'imprecisione comporta fasi di finitura aggiuntive, rilavorazioni o scarti, un cobot di saldatura può essere la risposta.
Automazione della saldatura e carenza di manodopera nella saldatura
Non è un segreto che negli ultimi anni la professione di saldatore abbia dovuto affrontare alcune sfide, con saldatori qualificati sempre più difficili da trovare, assumere e mantenere. L'American Welding Society ha previsto che entro il 2028 ci saranno più di 300.000 posti di lavoro aperti nel settore della saldatura, in base alle attuali aperture, alla crescita del settore e alla previsione di riduzione del numero di saldatori che andranno in pensione. I produttori che desiderano rimanere competitivi devono adottare misure per mantenere la loro produttività.
Pur essendo una forma di automazione della saldatura, è importante capire che i cobot di saldatura non sono destinati a sostituire i saldatori umani qualificati. Anzi, è vero il contrario: per definizione, i robot collaborativi si affidano all'uomo per insegnare e lavorare al loro fianco. Anche se non fosse così, i cobot di saldatura non sono perfetti per tutte le applicazioni, ad esempio quando i pezzi hanno un montaggio incoerente o richiedono particolare attenzione o cura.
Tuttavia, i cobot per la saldatura offrono un modo sorprendentemente conveniente e facile da integrare per aumentare la produttività e la capacità di saldatura. La velocità e la coerenza ottenibili con un cobot consentono ai saldatori esperti di ottenere di più, riducendo l'affaticamento e consentendo loro di concentrarsi su attività più qualificate piuttosto che su lavori ripetitivi. Aumentando la produttività dei saldatori e riducendo il tempo dedicato a lavori banali, i cobot di saldatura aiutano i produttori a rimanere competitivi e a rendere la saldatura una professione più interessante.
Come si programma un cobot di saldatura?
Il modo principale in cui i saldatori umani interagiscono con un cobot di saldatura è programmarlo per eseguire le operazioni di saldatura. La programmazione è un elemento di differenziazione fondamentale tra i cobot e i robot industriali tradizionali. I robot tradizionali richiedono in genere lavoratori con esperienza nella programmazione robotica e anche in questo caso il processo è generalmente complesso e richiede molto tempo. I cobot di saldatura, invece, possono essere programmati da operatori senza esperienza di programmazione in pochi minuti.
Anche se i cobot possono essere programmati con il tradizionale codice G, di solito non è necessario. Il metodo più comune per programmare un cobot di saldatura è l'autoapprendimento. Il metodo teach-by-touch consiste nel guidare manualmente il braccio robotico attraverso le fasi del lavoro di saldatura prima di salvare il programma. La creazione del profilo di spostamento della saldatura in questo modo comporta l'impostazione di waypoint come il punto di inizio e il punto di fine saldatura. I cobot di saldatura possono essere programmati manualmente muovendo fisicamente il braccio con la mano o utilizzando un controller pendente per far scorrere il braccio.
La programmazione di un cobot di saldatura, tuttavia, non si limita alla semplice esecuzione dei movimenti. La maggior parte dei cobot di saldatura include un software accessibile da un controller che consente agli operatori di definire i parametri di saldatura. Nel caso del LightWELD® Cobot System, vengono definiti parametri come la potenza del laser, la larghezza della cucitura, il tipo di saldatura e il materiale e vengono specificate le fasi esatte della saldatura utilizzando un linguaggio di programmazione visuale.
Una volta appreso un lavoro, gli operatori di solito eseguono il programma con il cobot spento per confermare che il cobot si comporta come previsto prima di eseguire il lavoro vero e proprio. I cobot per la saldatura laser possono memorizzare molti programmi diversi e parametri preimpostati che possono essere richiamati quando l'operatore è soddisfatto dei risultati.
I cobot di saldatura laser sono sicuri?
La sicurezza è una preoccupazione primaria per le soluzioni di saldatura cobot e laser. Garantire la sicurezza degli operatori e degli astanti è più facile di quanto si possa pensare, ma richiede comunque DPI e considerazioni sull'integrazione.
Cominciamo dai cobot stessi. In quanto robot progettati per lavorare in prossimità di lavoratori umani, i cobot sono solitamente dotati di una serie di funzioni di sicurezza. A differenza dei robot tradizionali, che spesso necessitano di una gabbia per garantire che non entrino in contatto con ostacoli, i cobot sono a potenza e forza limitate, il che significa che non si muovono abbastanza velocemente da causare lesioni. In caso di collisione con un ostacolo, un cobot di saldatura si ferma immediatamente e interrompe l'alimentazione della saldatura. Inoltre, i cobot sono generalmente progettati con una geometria arrotondata e senza punti di contatto.
La saldatura laser richiede misure di sicurezza come qualsiasi altro tipo di saldatura. I DPI per i saldatori sono necessari e devono comprendere guanti e indumenti resistenti al calore e protezioni per gli occhi. Quando la saldatura laser è in corso, gli occhiali di sicurezza laser con una densità ottica (OD) superiore a sei a 1070 nm sono il requisito minimo per chiunque abbia una linea di vista sulla torcia di saldatura. Per i saldatori che si trovano più vicini alla saldatura, è necessario anche un casco di sicurezza per saldatura laser. È necessario considerare anche i fumi e un'adeguata estrazione dei fumi può richiedere un estrattore dedicato e un dispositivo di protezione delle vie respiratorie se l'area di saldatura non dispone di una ventilazione adeguata.
È necessario considerare anche la posizione in cui viene installato il cobot di saldatura laser. Alcuni cobot per la saldatura laser includono involucri interbloccati che possono essere chiusi quando il laser è acceso: questa opzione consente di installare il sistema praticamente ovunque. I cobot di saldatura laser senza involucri integrati devono essere installati in un ambiente chiuso con pareti sicure per il laser, porte interbloccate e segnali di sicurezza. Quando si integra una soluzione laser, un dipendente designato deve fungere da responsabile della sicurezza laser (LSO) e garantire il rispetto delle migliori pratiche di sicurezza laser.
Quanto costano i cobot per la saldatura laser?
Il costo è uno degli aspetti più importanti e interessanti di un sistema cobot per la saldatura laser. Le soluzioni robotiche tradizionali sono in genere molto costose e richiedono molto spazio e una complessa integrazione. I cobot di saldatura sono compatti, facili da configurare e integrare e di solito molto meno costosi delle loro controparti tradizionali. Sebbene le soluzioni di saldatura laser siano considerate da molti costose, i cobot di saldatura laser hanno un costo approssimativamente equivalente ai sistemi cobot di saldatura alternativi.
Come iniziare con una soluzione Cobot per la saldatura laser
L'implementazione di una soluzione cobot per la saldatura laser può sembrare un'intimidazione, soprattutto per chi non ha esperienza di automazione o di saldatura laser. Fortunatamente, gli esperti di saldatura laser di IPG sono pronti ad aiutarvi. Iniziare è facile: inviateci un campione, visitate uno dei nostri laboratori applicativi globali o parlateci della vostra applicazione.
