Os cobots, ou robôs colaborativos, são robôs concebidos para trabalhar com e ao lado de seres humanos. Tal como qualquer robô, os cobots permitem que tarefas repetitivas sejam realizadas de forma mais eficiente e precisa.
Se está a considerar um cobot para aumentar a produtividade e a segurança da soldadura na sua operação, continue a ler para saber tudo o que precisa para começar a usar uma solução de cobot para soldadura a laser.
O que é um cobot de soldadura?
Embora os cobots sejam utilizados para uma variedade de tarefas, eles têm experimentado um aumento na adoção em aplicações de manufatura e fabricação, como soldagem. Os cobots para soldagem combinam um braço robótico multieixos com um maçarico de soldagem e uma fonte de alimentação e são capazes de realizar muitas operações de soldagem. Os braços dos cobots podem ser montados de várias maneiras, mas os cobots de soldagem são normalmente montados em uma mesa ou carrinho com uma superfície para fixação de peças de trabalho.
Os cobots de soldagem podem utilizar os mesmos métodos de soldagem manuais que um soldador humano, incluindo soldagem a laser, MIG e TIG, ultrassônica, plasma e soldagem por pontos. Escolher o método de soldagem ideal é fundamental ao selecionar um sistema de soldagem cobot, pois muitas das vantagens e desvantagens de cada método persistem, independentemente do nível de automação da soldagem.
Quais são as vantagens da soldagem a laser?
A soldagem a laser é o processo de transferência da energia de um feixe de laser na forma de calor para fundir ou unir peças. A soldagem a laser, seja manual, totalmente automatizada ou integrada a um cobot, oferece uma série de vantagens significativas.
Precisão e repetibilidade
A soldagem a laser é extremamente precisa e oferece resultados consistentes em todas as soldas. Por ser um processo sem contacto, a soldagem a laser praticamente não apresenta degradação na qualidade da solda ao longo do tempo. A precisão da soldagem a laser combina perfeitamente com os cobots, pois tanto o processo quanto o movimento são altamente controlados e repetíveis.
Calor e distorção
A soldagem a laser direciona o calor com muita precisão e gera zonas afetadas pelo calor significativamente menores do que os métodos alternativos de soldagem. Como a soldagem a laser transmite um mínimo de calor ao material circundante e reduz consideravelmente a distorção da peça, ela é uma excelente opção para características sensíveis e materiais mais finos.
Flexibilidade
A soldagem a laser pode ser realizada com ou sem gás de proteção e em uma variedade de materiais e espessuras. Aços, aços inoxidáveis, alumínio, cobre, titânio, níquel, latão e materiais diferentes são todos excelentes candidatos para soldagem a laser.
Velocidade de soldagem
Para muitas aplicações, a soldagem a laser é significativamente mais rápida do que os métodos alternativos de soldagem. Essa vantagem é mais pronunciada em sistemas totalmente automatizados, mas as velocidades de soldagem mais altas se estendem às aplicações manuais e cobot. A soldagem a laser tem sido amplamente adotada, em grande parte porque é até 4 vezes mais rápida do que métodos alternativos, como o TIG.
Qualidade da soldadura
A soldagem a laser cria juntas de qualidade excepcionalmente alta, com excelente acabamento visual e propriedades mecânicas. Os lasers podem criar cordões de solda estreitos e largos, dependendo de como os parâmetros do laser são definidos, e podem ser usados com alimentadores de arame para criar cordões de solda maiores e preencher espaços mais largos. As cordões soldados a laser geralmente não requerem nenhum acabamento ou requerem um acabamento mínimo, além de uma rápida passagem com uma escova, reduzindo ainda mais o trabalho manual tedioso e aumentando a produtividade.
Limpeza de soldaduras
Os lasers são utilizados para uma ampla variedade de tarefas na fabricação e processamento de materiais, além da soldagem. A limpeza a laser é uma dessas aplicações que ganhou popularidade devido à sua velocidade e flexibilidade. Alguns sistemas de soldagem a laser oferecem limpeza pré-soldagem para minimizar a porosidade na junta de soldagem devido a contaminantes, enquanto a funcionalidade de limpeza pós-soldagem reduz ou elimina a necessidade de métodos de limpeza de soldagem mais lentos, como jateamento, pasta de decapagem e esmerilhamento. Essas funções de limpeza a laser são alimentadas pelo mesmo laser que as funções de soldagem e são facilmente acessadas através da troca do bico da tocha.
Quais aplicações são adequadas para cobots de soldagem?
Escolher entre um soldador a laser portátil, soldagem a laser totalmente automatizada ou algo intermediário é uma grande decisão, especialmente para pequenos fabricantes e oficinas. Embora haja vários fatores a serem considerados, um dos mais críticos é o tipo de aplicações, projetos e peças que você espera encontrar.
Em última análise, os cobots de soldagem a laser são uma forma de automação — embora preencham a lacuna entre soldadores humanos e sistemas robóticos tradicionais, a automação é mais eficaz ao lidar com tarefas repetitivas.
Os dois principais benefícios que um cobot oferece são produtividade e consistência. Depois que um cobot de soldagem é ensinado a fazer uma solda, ele pode fazê-lo de forma praticamente perfeita (e rápida) repetidamente. Isso é verdadeiro independentemente de o cobot ter sido ensinado a realizar 10 ou 100 tarefas de soldagem. Os cobots de soldagem realmente se destacam ao lidar com soldas repetitivas em ambientes de fabricação de alta variedade e baixo volume.
As soldaduras repetitivas podem assumir várias formas. Por um lado, um grande volume de peças pequenas que requerem uma única soldadura são adequadas para um cobot de soldadura, uma vez que várias peças podem ser fixadas a uma superfície de soldadura e tratadas como parte de um único programa. Por outro lado, peças maiores que requerem várias soldaduras, como bancos de veículos, também são frequentemente excelentes candidatas para cobots de soldadura. A flexibilidade e facilidade de programação significam que os cobots de soldadura podem lidar com um projeto num dia e passar facilmente para um projeto diferente no dia seguinte.
O mesmo se aplica, naturalmente, aos soldadores humanos. No entanto, nenhuma habilidade ou experiência em soldagem pode eliminar completamente erros, imperfeições e inconsistências. Se uma solda deve ser feita de acordo com especificações rigorosas e a imprecisão significa etapas extras de acabamento, retrabalho ou sucata, um cobot de soldagem pode ser a solução.
Automação da soldadura e a escassez de mão de obra qualificada na área da soldadura
Não é segredo que a profissão de soldador tem enfrentado alguns desafios nos últimos anos, com soldadores qualificados a tornarem-se significativamente mais difíceis de encontrar, contratar e reter. A American Welding Society projetou que haverá mais de 300.000 vagas abertas para soldadores até 2028, com base nas vagas atuais, no crescimento do setor e na previsão de desgaste devido à aposentadoria de soldadores. Os fabricantes que desejam permanecer competitivos devem tomar medidas para manter a sua produtividade.
Apesar de serem uma forma de automação da soldagem, é importante entender que os cobots de soldagem não se destinam a substituir soldadores humanos qualificados. Na verdade, o oposto é verdadeiro — por definição, os robôs colaborativos dependem de humanos para ensiná-los e trabalhar ao lado deles. Mesmo que não fosse esse o caso, os cobots de soldagem não são ideais para todas as aplicações, como quando as peças têm encaixe inconsistente ou requerem atenção ou cuidados especiais.
No entanto, os cobots de soldagem oferecem uma maneira surpreendentemente acessível e fácil de integrar para aumentar o rendimento e a produtividade da soldagem. A velocidade e a consistência alcançáveis com um cobot permitem que soldadores qualificados realizem mais tarefas, reduzindo a fadiga e permitindo que se concentrem em tarefas que exigem mais habilidade, em vez de trabalhos repetitivos. Ao aumentar a produtividade do soldador e diminuir o tempo gasto em trabalhos rotineiros, os cobots de soldagem ajudam os fabricantes a se manterem competitivos e tornam a soldagem uma profissão mais atraente.
Como se programa um cobot de soldagem?
A principal forma como os soldadores humanos interagem com um cobot de soldagem é programando-o para realizar operações de soldagem. A programação é um diferencial importante entre os cobots e os robôs industriais tradicionais. Os robôs tradicionais normalmente exigem trabalhadores com experiência em programação robótica — mesmo assim, o processo geralmente é complexo e demorado. Em comparação, os cobots de soldagem podem ser programados por operadores sem experiência em programação em apenas alguns minutos.
Embora os cobots possam ser programados usando o código G tradicional, isso geralmente não é necessário. O método mais comum de programação de um cobot de soldagem é o ensino por toque. O ensino por toque refere-se a guiar manualmente o braço robótico pelas etapas do trabalho de soldagem antes de salvar o programa. Criar o perfil de movimento de soldagem dessa maneira envolve definir pontos de referência, como o ponto inicial e o ponto final da soldagem. Os cobots de soldagem podem ser programados manualmente movendo fisicamente o braço com a mão ou usando um controlador pendente para movimentar o braço.
No entanto, programar um cobot de soldagem envolve mais do que apenas executar os movimentos. A maioria dos cobots de soldagem inclui um software acessado em um controlador que permite aos operadores definir os parâmetros de soldagem. No caso do LightWELD® Sistema Cobot, parâmetros como potência do laser, largura da costura, tipo de soldadura e material são definidos e as etapas exatas de soldadura são especificadas usando uma linguagem de programação visual.
Depois que uma tarefa é ensinada, os operadores normalmente executam o cobot através do programa com a potência do laser desligada para confirmar que o cobot está a funcionar conforme o esperado antes de executar a tarefa real. Os cobots de soldagem a laser podem armazenar muitos programas diferentes e predefinições de parâmetros que podem ser recuperados conforme necessário, uma vez que o operador esteja satisfeito com os resultados.
Os cobots de soldagem a laser são seguros?
A segurança é uma preocupação primordial tanto para os cobots de soldagem quanto para as soluções de soldagem a laser. Garantir a segurança dos operadores e das pessoas próximas é mais fácil do que se imagina, mas ainda assim requer considerações sobre EPI e integração.
Comecemos pelos próprios cobots. Como robôs concebidos para trabalhar em estreita proximidade com trabalhadores humanos, os cobots estão normalmente equipados com uma variedade de funcionalidades de segurança. Ao contrário dos robôs tradicionais, que muitas vezes requerem uma gaiola para garantir que não entram em contacto com obstáculos, os cobots têm potência e força limitadas, o que significa que não se movem com rapidez suficiente para causar ferimentos. Em caso de colisão com um obstáculo, um cobot de soldadura irá parar imediatamente de se mover e desligar a energia de soldadura. Os cobots também são normalmente concebidos com uma geometria arredondada e sem pontos de aperto.
A soldagem a laser requer medidas de segurança como qualquer outro tipo de soldagem. O EPI do soldador é necessário e deve incluir luvas e roupas resistentes ao calor, bem como proteção para os olhos. Quando a soldagem a laser está em andamento, óculos de segurança a laser com uma classificação de densidade óptica (OD) superior a seis a 1070 nm são o requisito mínimo para qualquer pessoa com linha de visão para o maçarico de soldagem. Para soldadores que estão mais próximos da solda, também é necessário um capacete de segurança para soldagem a laser. Os fumos também devem ser considerados, e a extração adequada dos fumos pode exigir um extrator de fumos dedicado e equipamento de proteção respiratória se a área de soldagem não tiver ventilação adequada.
O local onde o cobot de soldagem a laser é instalado também deve ser considerado. Alguns cobots de soldagem a laser incluem gabinetes intertravados que podem ser fechados quando o laser está ligado — essa opção permite que o sistema seja instalado praticamente em qualquer lugar. Cobots de soldagem a laser sem gabinetes integrados devem ser instalados em um ambiente fechado com paredes seguras para laser, portas intertravadas e sinalização de segurança. Ao integrar qualquer solução a laser, um funcionário designado deve atuar como Oficial de Segurança a Laser (LSO), garantindo que as melhores práticas de segurança a laser sejam mantidas.
Quanto custam os cobots de soldagem a laser?
O custo é um dos aspetos mais importantes e atraentes de um sistema de cobot de soldagem a laser. As soluções robóticas tradicionais são normalmente muito caras e requerem muito espaço físico e esforços complexos de integração. Os cobots de soldagem são compactos, fáceis de configurar e integrar e, geralmente, muito mais baratos do que os seus equivalentes tradicionais. Embora as soluções de soldagem a laser sejam consideradas caras por muitos, os cobots de soldagem a laser têm um custo aproximadamente equivalente ao de sistemas alternativos de cobots de soldagem.
Introdução a uma solução Cobot de soldadura a laser
A implementação de uma solução cobot de soldadura a laser pode parecer intimidante, especialmente para quem não tem experiência em automação ou soldadura a laser. Felizmente, os especialistas em soldadura a laser da IPG estão prontos para ajudar. Começar é fácil - envie-nos uma amostra, visite um dos nossos laboratórios de aplicações globais ou fale-nos da sua aplicação.
