Los continuos avances en automatización siguen transformando la fabricación al mejorar la calidad, aumentar la productividad y reducir los costes. Sin embargo, el coste, la complejidad y el gran espacio que ocupan los sistemas de automatización tradicionales a menudo los hacen inviables para operaciones más pequeñas.
Ahora, los robots colaborativos, o cobots, han entrado en escena para hacer que la automatización sea más accesible para los fabricantes de menor volumen. Estos sistemas comparten muchas ventajas clave con la automatización tradicional, pero a un precio más bajo y en un paquete más pequeño, además de ser más fáciles de programar y manejar que las soluciones más sofisticadas.
Los cobots de soldadura láser ofrecen una propuesta de valor especialmente atractiva. Al combinar la precisión y la velocidad inherentes a la soldadura láser con el movimiento automatizado, pueden mejorar significativamente la productividad de la soldadura.
Pero, ¿cómo identificar la tarea adecuada para un cobot de soldadura láser e integrarlo con éxito? A continuación, repasaremos los aspectos clave que hay que tener en cuenta para identificar, especificar e implementar con éxito uno en su operación.
Encontrar la aplicación adecuada
¿Qué aplicaciones pueden beneficiarse de un cobot?
Los cobots son más adecuados para aplicaciones con volúmenes de producción moderados, tanto para ensamblajes más grandes que requieren varias soldaduras como para conjuntos de piezas más pequeñas. Las buenas aplicaciones de cobots de soldadura suelen incluir trabajos en los que la soldadura manual es inconsistente o requiere mucho tiempo, pero no se justifica una configuración de automatización industrial completa.
Como cualquier forma de automatización, los cobots funcionan mejor cuando el proceso no varía significativamente de una pieza a otra. Esto significa dimensiones de piezas consistentes, fijaciones repetibles y trayectorias de soldadura predecibles. Si suelda los mismos ensamblajes con regularidad y desea mejorar la consistencia y la productividad, un cobot podría ser la herramienta adecuada.
Pero eso no significa que los cobots de soldadura láser no sean útiles para lotes más pequeños y trabajos puntuales. La relativa facilidad de programación significa que un cobot de soldadura láser puede ofrecer los resultados deseados en tiradas de bajo volumen de una manera que es prácticamente imposible para un robot de soldadura tradicional.
Las soldaduras en línea recta, las costuras circulares y los radios pequeños están dentro de las capacidades de los cobots. De hecho, cualquier tipo de trayectoria de soldadura compleja o intrincada que sea difícil de ejecutar a mano puede realizarse mejor con un cobot.
Sin embargo, los trabajos que implican piezas irregulares o deformadas con un mal ajuste pueden crear problemas. Esto se debe a que la soldadura por láser es generalmente más exigente que la soldadura por arco en términos de ajuste. Las aplicaciones con alimentación de alambre son algo más tolerantes, pero la soldadura láser autógena suele requerir tamaños de separación inferiores a un milímetro.
El primer paso para evaluar un cobot es valorar tanto su idoneidad técnica como el retorno de la inversión operativa. ¿Se repite el proceso con la frecuencia suficiente como para justificar la automatización? ¿Son la calidad y la uniformidad de la soldadura un problema, o la disponibilidad de mano de obra es un punto débil? ¿Se pueden estandarizar los accesorios de fijación? Si las respuestas son afirmativas, un cobot de soldadura láser podría optimizar su flujo de trabajo y mejorar su rendimiento sin los gastos generales de la automatización tradicional.
Consideraciones de seguridad
Dado que los cobots están diseñados específicamente para una interacción humana frecuente, sus requisitos de seguridad difieren significativamente de los de los sistemas robóticos tradicionales. Esto es especialmente cierto en las aplicaciones de soldadura por láser.
Los cobots de soldadura láser se presentan en dos configuraciones básicas: abiertos y cerrados. El tipo elegido influye directamente en las medidas de seguridad y los equipos de protección necesarios.
En una configuración cerrada con una carcasa integrada, el cobot y el proceso de soldadura están completamente contenidos dentro de un armario o una celda. Estas carcasas suelen estar interconectadas, por lo que el láser se apaga automáticamente si se abre una puerta.
Por lo general, se clasifica como un sistema láser de clase I, lo que significa que el láser se considera seguro en condiciones normales de funcionamiento y no se requiere ningún equipo de protección personal especial. También incluye un sistema integrado de extracción de humos, que ayuda a gestionar el humo o las partículas generadas durante la soldadura.
Un sistema cobot abierto carece de contención integrada, por lo que debe colocarse detrás de barreras o cortinas homologadas para láser a fin de proteger a los trabajadores cercanos de los rayos directos o reflejados. Estas configuraciones se clasifican como sistemas láser de clase IV.
En las configuraciones de cobots con soldadura láser abierta, los operadores suelen cargar y colocar la pieza y, a continuación, iniciar el ciclo de soldadura antes de retroceder o desplazarse detrás de una barrera mientras el láser está activo. Permanecer cerca del cobot durante la soldadura es seguro siempre que se utilice el EPI adecuado (como mínimo, gafas de soldadura láser y, posiblemente, un casco de soldadura láser y ropa resistente al fuego), pero normalmente los operadores aprovechan la oportunidad para centrarse en otras tareas mientras el cobot realiza un ciclo.
Hay varios factores, como el coste, el volumen de producción y, sobre todo, la eficiencia del flujo de trabajo, que influyen en la elección entre un cobot cerrado y uno abierto.
Si el espacio es limitado o no está seguro de cómo implementar los protocolos de seguridad adecuados, un cobot cerrado puede simplificar y agilizar enormemente la instalación.
Si su operación valora el cambio rápido de piezas y el acceso ininterrumpido, es posible que prefiera un sistema abierto en lugar de uno cerrado que requiera abrir una puerta para acceder a las piezas. Los sistemas abiertos también ofrecen el máximo rango de movimiento al brazo del cobot, lo cual es una consideración importante cuando se sueldan piezas más grandes y complejas.
Planificación de la instalación del cobot
Elegir la ubicación adecuada para su cobot de soldadura láser es mucho más que encontrar un espacio libre. Para tener éxito, es necesario integrar el sistema a la perfección en su producción.
Lo ideal es colocar el cobot en un lugar donde facilite el movimiento eficiente de las piezas dentro del flujo del proceso, minimice el tiempo de desplazamiento y no interrumpa las operaciones existentes.
Los cobots de soldadura láser son relativamente compactos y muchos vienen con ruedas que permiten un despliegue flexible. Sin embargo, no suelen moverse con frecuencia en el uso diario, especialmente cuando están conectados a un sistema fijo de extracción de humos. Lo mejor es colocar la unidad donde pueda permanecer fija y funcionar de manera eficiente.
Los requisitos de alimentación eléctrica son sencillos: la mayoría de los sistemas cobot funcionan con 120 V estándar, mientras que la unidad de soldadura láser puede requerir una alimentación monofásica de 208 V. Una vez más, suele ser necesaria la extracción de humos, lo que puede implicar un sistema de escape específico para garantizar un entorno de trabajo seguro y conforme a la normativa.
Elegir el tamaño adecuado del cobot
Parte de elegir el sistema cobot adecuado consiste en elegir el brazo del tamaño adecuado. Un cobot demasiado pequeño puede limitar la cobertura de soldadura porque simplemente no puede alcanzar las piezas, o puede requerir un posicionamiento incómodo de las mismas. Un brazo demasiado grande puede ocupar espacio innecesario y aumentar los costes.
El sistema IPG LightWELD Cobot puede equiparse con dos tamaños de brazo cobot con alcances de 1370 mm o 1620 mm.
Comience realizando un sencillo «estudio de alcance». Esto implica trazar un mapa de las geometrías de las piezas y las ubicaciones de las soldaduras para garantizar que el cobot pueda acceder cómodamente a cada junta dentro de su rango de movimiento, tanto lineal como angular. Algunos proveedores ofrecen herramientas de simulación virtual para ayudar a visualizar y validar el alcance en un entorno digital antes de comprar o instalar el sistema.
También es aconsejable tener en cuenta la preparación para el futuro, en caso de que sus piezas y conjuntos cambien de tamaño o configuración en el futuro.
Configuración para el éxito de los cobots
Una de las principales ventajas de los cobots de soldadura láser es su interfaz de usuario accesible. Sin embargo, a pesar de su relativa facilidad de uso, la integración de los cobots no es completamente infalible.
A menudo, las implementaciones más eficaces de cobots de soldadura láser comienzan por identificar a un «propietario» interno del sistema. Se trata de una persona de su empresa que no solo sabe cómo utilizar el sistema, sino que también está motivada para defender la tecnología.
El propietario de esta tecnología no necesita ser un experto en robótica. Sin embargo, debe tener aptitudes técnicas y estar dispuesto a asumir la responsabilidad de la programación y la supervisión.
Las operaciones básicas, como la carga y descarga de piezas, suelen poder ser realizadas por el personal de producción habitual. Sin embargo, la programación del cobot, el ajuste de los parámetros y la gestión del rendimiento del sistema requieren a alguien que comprenda tanto el proceso de soldadura como el contexto de producción. Ahí es donde la formación impartida por el proveedor suele ser muy valiosa.
Fabricantes como IPG ofrecen formación tanto para el sistema cobot como para la unidad de soldadura láser (como LightWELD). Esta formación incluye los fundamentos del funcionamiento del sistema, además de cómo recalibrar herramientas como el accesorio «bullseye» que se utiliza al cambiar componentes o al pasar del modo manual al automático. Con la formación adecuada, los operadores pueden enseñar con confianza nuevas trayectorias de soldadura, optimizar los tiempos de ciclo y mantener una calidad constante.
Invertir tiempo en formación garantiza que se haga algo más que automatizar una tarea. Más bien, se crea una experiencia interna que respalda la escalabilidad y el éxito a largo plazo.
Soporte técnico para proveedores
Elegir un cobot también significa elegir un proveedor de cobots. El nivel y la calidad del soporte ofrecido por su proveedor de cobots marca una diferencia significativa en la rapidez con la que se pone en marcha y en el rendimiento del sistema a lo largo del tiempo.
Busque un proveedor que ofrezca asistencia técnica especializada y receptiva tanto durante como después de la instalación. Un servicio y una asistencia atentos son especialmente valiosos para los talleres con conocimientos limitados en materia de automatización o aquellos que operan con plazos de producción ajustados.
Más allá del soporte reactivo, tenga en cuenta la capacidad del proveedor para ayudarle a escalar. ¿Puede transferir fácilmente programas entre varios cobots? ¿Se ofrece formación tanto para el sistema como para el proceso de soldadura? ¿Hay herramientas de simulación disponibles para probar las configuraciones antes de ponerlas en marcha? Estas capacidades ayudan a maximizar su inversión y a reducir el tiempo de inactividad.
Un buen proveedor también actuará como socio estratégico, ofreciendo orientación sobre accesorios, optimización de procesos y formación continua. Especialmente para los usuarios que se inician en la automatización, contar con un proveedor experto y comprometido puede convertir una instalación satisfactoria en una estrategia de automatización escalable y repetible.
Introducción a una solución con cobots
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.
