| robotic welding |
Soldadura Robótica.
¿Qué es la Soldadura Robótica?
La soldadura robótica es un proceso automatizado en el que se utilizan robots industriales programados para realizar uniones de materiales mediante diferentes métodos de soldadura. Este proceso incluye la soldadura por arco robótica (robotic welding), el brasado robótico (robotic brazing), la soldadura blanda robótica (robotic soldering), el corte térmico robótico (robotic thermal cutting) y la pulverización térmica robótica (robotic thermal spraying). Los robots, equipados con herramientas especializadas, aplican calor y presión en los puntos de unión con precisión, garantizando soldaduras consistentes y de alta calidad.
Fig. 1. Robot rectilíneo ( coordenadas cartesianas ) |
Fig. 2. Robot de coordenadas cilíndricas |
Fig. 3. Manipulador SCARA (Selective Compliant Assembly Robot
Arm.) con geometría de envolvente cilíndrica. |
Fig. 4. Manipulador de coordenadas polares o esféricas básico. |
Fig. 5. Manipulador de coordenadas polares de hombro elevado, con juntas sobrepuestas.
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Fig. 6. Manipulador articulado de coordenas polares. |
Fig. 7. Manipulador de coordenadas polares de hombro elevado, con junta de desplazamiento en el codo. |
Fig. 8. Manipulador torreta de pistola de coordenadas po
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Fig. 9. Muñeca robótica de un grado de libertad (sólo desviación lateral). |
Fig. 10. Muñeca robótica de dos grados de libertad (desviación lateral y rotación). |
Fig. 11. Muñeca robótica de tres grados de libertad ( desviación lateral, rotación e inclinación) |
Ventajas de la Soldadura Robótica
La automatización en la soldadura proporciona múltiples beneficios:
- Alta precisión y calidad: Reducción de defectos y variabilidad en la soldadura.
- Mayor eficiencia: Permite la producción en masa con menor tiempo de ciclo.
- Seguridad mejorada: Reduce la exposición de los operadores a riesgos como radiación, calor extremo y humos tóxicos.
- Accesibilidad en áreas complejas: Los robots pueden soldar en posiciones difíciles o peligrosas para los humanos.
- Optimización de costos a largo plazo: Menor desperdicio de material y reducción de retrabajos.
Aplicaciones de la Soldadura Robótica
Se emplea ampliamente en sectores como:
- Automotriz: Ensamblaje de chasis, carrocerías y componentes estructurales.
- Industria metalúrgica: Fabricación de estructuras metálicas, tuberías y maquinaria.
- Construcción naval: Soldadura de cascos y secciones de embarcaciones.
- Aeroespacial: Uniones de alta precisión en componentes críticos.
Programación y Control de Robots de Soldadura
Los robots de soldadura deben ser programados para ejecutar secuencias precisas de movimiento y control de parámetros de soldadura. Este proceso involucra:
- Calibración del sistema: Asegura precisión en la ejecución de cada soldadura.
- Ubicación del conjunto a ensamblar: Establece la referencia espacial del robot.
- Secuencia de movimiento: Define el trayecto de la antorcha o pistola de soldar.
- Condiciones de soldadura: Ajuste de parámetros como corriente, voltaje y velocidad.
- Pruebas y optimización: Edición del programa para mejorar la calidad del cordón de soldadura.
Tipos de Robots Utilizados en Soldadura
Existen diferentes configuraciones de robots industriales empleados en la soldadura:
- Robots cartesianos: Movimiento en ejes lineales XYZ.
- Manipuladores de pórtico: Ideales para trabajos pesados y de gran escala.
- Robots de coordenadas cilíndricas: Incorporan rotación y traslación lineal.
- Robots SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm): Alta precisión en movimientos horizontales.
- Robots de coordenadas polares: Estructura esférica con alto alcance y flexibilidad.
- Robots articulados: Emulan el movimiento del brazo humano con múltiples grados de libertad.
Tabla R-2
Elementos de una celda de trabajo de robot
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Componente |
Función |
Controladora central ( host controller) |
Comanda los movimientos del robot, las funciones del proceso de soldadura, y los enclavamientos de seguridad de acuerdo con el programa almacenado. Puede además comandar o dirigir los movimientos de posicionadores, herramientas, accesorios y dispositivos de movimiento de material. (Para la mayoría de los sistemas, la controladora central es una parte del robot.) |
Robot |
Manipula la antorcha de soldadura de acuerdo a los comandos de la controladora central. |
Paquete de proceso ( Process package) |
Lleva a cabo el proceso de soldadura según el comando de la controladora central y del robot. Procesa funciones que incluyen el envasado de flujos de gas, suministro del aporte de soldadura, y voltaje y corriente del arco. |
Posicionador. |
Desplaza la pieza de trabajo a una posición fija, de manera que el robot pueda llevar a cabo la secuencia de soldadura. Puede además manipular la pieza de trabajo durante la soldadura para proporcionar el movimiento de soldadura. Puede ser activado por la controladora del robot o por un operador humano. |
Accesorios y herramientas de sujeción montadas sobre el posicionador. |
Mantienen los componentes de la pieza de trabajo en una posición fija relativa a dos o más puntos relativos sobre el conjunto de accesorios. Las herramientas de sujeción pueden ser activadas por el controlador del robot o por un operador humano. |
Movimiento de materiales. |
Mueve los componentes dentro de la celda de trabajo, y quita los montajes soldados de la celda de trabajo. Puede ser manual, máquina o automático. |
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Tabla R-3
Equipo suplementario para la celda de trabajo de un robot de soldaduras.
Recomendado
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Componente |
Función
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| Parte maestra (componente)
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Enseña al robot. Luego testea y verifica la precisión del programa y el trabajo de la celda, e identifica los cambios. |
Listado del programa del robot.
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Programa el robot. Luego verifica el desempeño del trabajo de la celda. |
Dispositivo de almacenamiento del programa.
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Permite el almacenamiento permanente del programa del robot producido por el “método de enseñanza” para su uso futuro. |
Utillaje de puesta a punto de antorcha. (Torch set-up Jig)
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Permite la rápida puesta a punto de la antorcha luego del mantenimiento o reemplazo de la misma. Establece la posición del punto del arco de soldadura con respecto al robot. |
Estación de limpieza de antorcha.
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Mantiene la antorcha de soldadura operando correctamente. Puede ser activada manualmente por un operario o automáticamente. |
Pantallas de seguridad y enclavamientos.
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Proporciona protección el operario de descargas de arco, humo, quemaduras y calor. Previene el daño físico de los robots, herramientas o equipamiento de movimiento de materiales. |
Deseable.
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Plantilla de inspección.
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Permite la rápida inspección de productos, ayuda a identificar problemas de puesta a punto o de programas. |
Guía de puesta a punto y de identificación de problemas.
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Permite la rápida detección de problemas. Proporciona una orientación y entrenamiento para nuevos operarios, personal de mantenimiento y supervisión. |
Juego de herramientas de celda de trabajo.
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Mantiene a mano herramientas especiales críticas usadas en la puesta a punto de la celda de trabajo, ajuste y reparación. |
Estación de programación fuera de línea.
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Permite la reprogramación, depuración y edición del programa sin la pérdida de tiempo de celda. Es una tecnología relativamente nueva, aún bajo desarrollo. |
Enlace de descargas.
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Permite que la estación de programación fuera de línea envíe programas a la celda de trabajo. Puede permitir a la celda de trabajo enviar programas para almacenamiento. |
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(A) ROBOT ARTICULADO |
(B) ROBOT RECTÍLINEO |
Elementos de una Celda de Soldadura Robótica
Una celda de soldadura robótica eficiente requiere:
- Fuente de alimentación: Suministra energía a la antorcha de soldadura.
- Sistemas de movimiento: Incluye manipuladores, transportadores y posicionadores.
- Interfases de control: Dispositivos electrónicos que coordinan el proceso.
- Accesorios de sujeción: Dispositivos neumáticos o hidráulicos para fijar las piezas.
Seguridad en la Soldadura Robótica
A pesar de la automatización, los riesgos en el entorno de trabajo deben minimizarse mediante:
- Enclavamientos de seguridad: Barreras y sensores para evitar el acceso no autorizado.
- Protección personal: Uso de gafas de seguridad y ropa ignífuga.
- Extracción de humos: Sistemas de ventilación para eliminar gases tóxicos.
- Capacitación del personal: Formación continua en manejo y mantenimiento de robots.
Términos destacados :
Soldadura robótica ( Robotic welding )
Brasado robótico ( Robotic brazing )
Soldadura blanda robótica ( Robotic soldering )
Corte térmico robótico ( Robotic thermal cutting )
Pulverización térmica robótica ( Robotic thermal spraying )
Robot industrial ( Industrial robot )
Automatización en soldadura ( Welding automation )
Precisión en soldadura ( Welding precision )
Programación de robots ( Robot programming )
Fuente de alimentación de soldadura ( Welding power supply )
Celda de soldadura robótica ( Robotic welding cell )
Posicionador de soldadura ( Welding positioner )
Interfaz de control ( Control interface )
Seguridad en soldadura robótica ( Robotic welding safety )
Extracción de humos ( Fume extraction )
Capacitación en soldadura robótica ( Robotic welding training )
SCARA ( Selective Compliance Articulated Robot Arm )
Robots cartesianos ( Cartesian robots )
Robots de pórtico ( Gantry robots )
Robots cilíndricos ( Cylindrical robots )
Robots polares ( Polar robots )
Robots articulados ( Articulated robots )
Soldadura por arco robótica ( Robotic arc welding )
Producción en masa ( Mass production )
Soldadura estructural ( Structural welding )
Soldadura en la industria automotriz ( Automotive industry welding )
Soldadura en la construcción naval ( Shipbuilding welding )
Sistemas de movimiento en robótica ( Robotic motion systems )
Industria aeroespacial ( Aerospace industry )
Reducción de costos en soldadura ( Welding cost reduction )
La soldadura robótica representa una evolución significativa en la manufactura moderna, ofreciendo mayor precisión, seguridad y eficiencia en comparación con la soldadura manual. Con el avance de la inteligencia artificial y los sistemas de control, se espera que la automatización en la soldadura continúe expandiéndose, mejorando la producción y reduciendo costos en múltiples industrias. |
