Los cobots, o robots colaborativos, son robots diseñados para trabajar con y alrededor de los seres humanos. Al igual que cualquier robot, los cobots permiten realizar tareas repetitivas de forma más eficiente y precisa.
Si está pensando en adquirir 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 una solución de cobot de soldadura láser.
¿Qué es un cobot de soldadura?
Aunque los cobots se utilizan para una gran variedad de tareas, su uso se ha disparado en aplicaciones de fabricación y producción, como la soldadura. Los cobots para soldadura combinan un brazo robótico multieje con un soplete de soldadura y una fuente de alimentación, y son capaces de realizar numerosas operaciones de soldadura. Los brazos de los cobots se pueden montar de diversas formas, pero los cobots de soldadura suelen montarse en una mesa o un 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, incluyendo soldadura láser, MIG y TIG, ultrasónica, por plasma y por puntos. La elección del 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 fundir 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 por láser es extraordinariamente precisa y ofrece resultados uniformes en cada soldadura. Al tratarse de un proceso sin contacto, la soldadura por láser prácticamente no experimenta degradación en la calidad de la soldadura con el paso del tiempo. La precisión de la soldadura por láser se combina a la perfección con los cobots, ya que tanto el proceso como el movimiento están altamente controlados y son repetibles.
Calor y distorsión
La soldadura por láser dirige el calor con gran precisión y genera zonas afectadas por el calor significativamente más pequeñas que otros métodos de soldadura alternativos. Dado que la soldadura por láser transmite un calor mínimo al material circundante y reduce en gran medida la deformación de la pieza de trabajo, es una opción excelente para elementos sensibles y materiales más delgados.
Flexibilidad
La soldadura láser se puede realizar con o 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 diferentes son todos excelentes candidatos para la soldadura láser.
Velocidad de soldadura
En muchas aplicaciones, la soldadura láser es significativamente más rápida que otros métodos de soldadura alternativos. Esta ventaja es más pronunciada en los sistemas totalmente automatizados, pero las mayores velocidades de soldadura se trasladan a las aplicaciones manuales y cobot. La soldadura láser se ha extendido ampliamente debido a que es hasta cuatro veces más rápida que otros métodos alternativos, como el TIG.
Calidad de la soldadura
La soldadura por láser crea uniones de excepcional calidad con un excelente acabado visual y propiedades mecánicas. Los láseres pueden crear cordones de soldadura estrechos y anchos, dependiendo de cómo se configuren los parámetros del láser, y pueden utilizarse con alimentadores de alambre para crear cordones de soldadura más grandes y rellenar huecos más anchos. Los cordones soldados con láser a menudo no requieren ningún acabado o solo 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 en la fabricación y el procesamiento de materiales, más allá de la soldadura. La limpieza con láser es una de esas aplicaciones que ha ganado popularidad debido a su velocidad y flexibilidad. Algunos sistemas de soldadura láser ofrecen limpieza previa a la soldadura para minimizar la porosidad en la junta de soldadura debida a contaminantes, mientras que la función de limpieza posterior a la soldadura reduce o elimina la necesidad de métodos de limpieza de soldadura más lentos, como el chorro de arena, la pasta decapante 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 cobots de soldadura?
Elegir entre una soldadora láser portátil, una soldadura láser totalmente automatizada o algo intermedio es una decisión importante, especialmente para los pequeños fabricantes y talleres. Aunque hay varios factores que hay que tener en cuenta, uno de los más importantes es el tipo de aplicaciones, proyectos y piezas con los que se espera trabajar.
En última instancia, los cobots de soldadura láser son una forma de automatización: aunque acortan la distancia entre los soldadores humanos y los sistemas robóticos tradicionales, la automatización es más eficaz cuando se trata de tareas repetitivas.
Las dos ventajas principales que ofrece un cobot son la productividad y la consistencia. Una vez que se le enseña a un cobot de soldadura cómo realizar una soldadura, puede hacerlo de forma prácticamente perfecta (y rápida) una y otra vez. Esto es así tanto si se le han enseñado 10 tareas de soldadura como si se le han enseñado 100. Los cobots de soldadura realmente destacan 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 ideales para un cobot de soldadura, ya que se pueden fijar varias a una superficie de soldadura y tratarlas como parte de un único programa. Por otro lado, las piezas más grandes que requieren múltiples soldaduras, como los asientos de los vehículos, también suelen ser excelentes candidatas para los cobots de soldadura. La flexibilidad y la facilidad de programación hacen que los cobots de soldadura puedan manejar 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, por mucha habilidad o experiencia que se tenga en soldadura, nunca se pueden eliminar por completo los errores, las imperfecciones y las inconsistencias. Si hay que realizar una soldadura con unas especificaciones muy estrictas y la imprecisión implica pasos de acabado adicionales, reelaboración o desechos, un cobot de soldadura puede ser la solución.
Automatización de la soldadura y la escasez de mano de obra en este sector
No es ningún secreto que la profesión de soldador ha enfrentado algunos desafíos en los últimos años, ya que cada vez es más difícil encontrar, contratar y retener a soldadores calificados. La Sociedad Americana de Soldadura ha proyectado que habrá más de 300 000 puestos vacantes en el sector de la soldadura para 2028, basándose en las vacantes actuales, el crecimiento de la industria y la pérdida prevista de personal 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 comprender que los cobots de soldadura no están pensados para sustituir a los soldadores humanos cualificados. De hecho, ocurre lo contrario: por definición, los robots colaborativos dependen de los humanos para aprender y trabajar junto a ellos. Incluso si no fuera así, los cobots de soldadura no son perfectos para todas las aplicaciones, como cuando las piezas no encajan bien o requieren una atención o cuidado especial.
Sin embargo, los cobots de soldadura ofrecen una forma sorprendentemente asequible y fácil de integrar para aumentar el rendimiento y la productividad de la soldadura. La velocidad y la consistencia que se pueden lograr con un cobot permiten a los soldadores cualificados hacer más trabajo, al tiempo que reducen la fatiga y les permiten centrarse en tareas que requieren mayor habilidad en lugar de trabajos repetitivos. Al aumentar la productividad de los soldadores y reducir la cantidad de tiempo dedicado a tareas rutinarias, los cobots 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, e incluso así, el proceso suele ser complejo y llevar mucho tiempo. En comparación, los cobots de soldadura pueden ser programados por operadores sin experiencia en programación en tan solo unos minutos.
Aunque los cobots se pueden programar utilizando el código G tradicional, esto no suele ser necesario. El método más común para programar un cobot de soldadura es el aprendizaje por contacto. El aprendizaje por contacto consiste en guiar manualmente el brazo robótico a través de los pasos del trabajo de soldadura antes de guardar el programa. La creación del perfil de movimiento de soldadura de esta manera implica establecer puntos de referencia como el punto de inicio y el punto de finalización de la soldadura. Los cobots de soldadura se pueden programar manualmente moviendo físicamente el brazo con la mano o utilizando un controlador colgante para mover el brazo.
Sin embargo, programar un cobot de soldadura implica mucho más que simplemente guiarlo a través de los movimientos. La mayoría de los cobots de soldadura incluyen un software al que se accede desde un controlador y que permite a los operadores definir los parámetros de soldadura. En el caso del LightWELD® Sistema CobotSe definen parámetros como la potencia del láser, el ancho de la costura, el tipo de soldadura y el material, y se especifican los pasos exactos de soldadura utilizando un lenguaje de programación visual.
Una vez que se ha enseñado una tarea, los operadores suelen ejecutar el cobot a través del programa con la potencia del láser apagada para confirmar que el cobot se comporta según lo previsto antes de ejecutar la tarea real. Los cobots de soldadura láser pueden almacenar muchos programas y ajustes preestablecidos de parámetros diferentes que se pueden recuperar según sea necesario una vez que el operador está satisfecho con los resultados.
¿Son seguros los cobots de soldadura láser?
La seguridad es una preocupación fundamental tanto para los cobots de soldadura como para las soluciones de soldadura láser. Garantizar la seguridad tanto de los operadores como de las personas que se encuentran cerca es más fácil de lo que cabría esperar, pero aún así requiere considerar el uso de EPI y la integración.
Comencemos por los propios cobots. Como robots diseñados para trabajar en estrecha proximidad con los trabajadores humanos, los cobots suelen estar equipados con una variedad de características de seguridad. A diferencia de los robots tradicionales, que a menudo requieren una jaula para garantizar que no entren en contacto con obstáculos, los cobots tienen una potencia y una fuerza limitadas, 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. Es necesario utilizar EPI para soldadores, que debe incluir guantes y ropa resistentes al calor, así como protección ocular. Cuando se está realizando una soldadura 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 hacia el soplete de soldadura. Para los soldadores que se encuentran más cerca de la soldadura, también se requiere un casco de seguridad láser para soldadura. También hay que tener en cuenta los humos, y una extracción adecuada de los mismos puede requerir un extractor de humos específico y equipos de protección respiratoria si la zona de soldadura no cuenta con una ventilación adecuada.
También hay que tener en cuenta la ubicación donde se instala el cobot de soldadura láser. Algunos cobots de soldadura láser incluyen cerramientos con enclavamiento que se pueden cerrar cuando el láser está encendido; esta opción permite instalar el sistema prácticamente en cualquier lugar. Los cobots de soldadura láser sin cerramientos integrados deben instalarse en un entorno cerrado con paredes seguras para el láser, puertas con enclavamiento y señales de seguridad. Al integrar cualquier solución láser, un empleado designado debe actuar como responsable de seguridad láser (LSO) para garantizar que se cumplan las mejores prácticas de seguridad láser.
¿Cuánto cuestan los cobots 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 instalar e integrar, y suelen ser mucho menos costosos que sus homólogos tradicionales. Aunque muchas personas consideran que las soluciones de soldadura láser son caras, los cobots de soldadura láser tienen un coste similar al de otros sistemas cobot de soldadura alternativos.
Introducción a una solución de cobot de soldadura láser
La implementación de una solución de 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 listos para ayudar. Comenzar es fácil: envíenos una muestra, visite uno de nuestros laboratorios de aplicaciones globales o simplemente cuéntenos sobre su aplicación.
