Os avanços contínuos na automação continuam a transformar a fabricação, melhorando a qualidade, aumentando a produtividade e reduzindo custos. Mas o custo, a complexidade e a grande área ocupada pelos sistemas de automação tradicionais muitas vezes os tornam inviáveis para operações menores.
Agora, os robôs colaborativos, ou cobots, surgiram para tornar a automação mais acessível aos fabricantes de menor volume. Esses sistemas compartilham muitos benefícios importantes com a automação tradicional, mas a um preço mais baixo e em um pacote menor, além de serem mais simples de programar e operar do que soluções mais sofisticadas.
Os cobots de soldagem a laser oferecem uma proposta de valor particularmente atraente. Ao combinar a precisão e a velocidade inerentes à soldagem a laser com o movimento automatizado, eles podem aumentar significativamente a produtividade da soldagem.
Mas como identificar a tarefa certa para um cobot de soldagem a laser e integrá-lo com sucesso? Aqui, vamos abordar as principais considerações para identificar, especificar e implementar com sucesso um cobot na sua operação.
Encontrar a aplicação certa
Que aplicações podem beneficiar de um cobot?
Os cobots são mais adequados para aplicações com volumes de produção moderados, tanto para montagens maiores que requerem várias soldaduras ou conjuntos de peças menores. Boas aplicações de cobots de soldadura geralmente incluem trabalhos em que a soldadura manual é inconsistente ou demorada, mas uma configuração completa de automação industrial não se justifica.
Como qualquer forma de automação, os cobots têm melhor desempenho quando o processo não varia significativamente de peça para peça. Isso significa dimensões consistentes das peças, fixação repetível e trajetórias de soldagem previsíveis. Se você solda os mesmos conjuntos regularmente e deseja melhorar a consistência e a produtividade, um cobot pode ser a ferramenta certa.
Mas isso não significa que os cobots de soldagem a laser não sejam úteis para lotes menores e trabalhos pontuais. A relativa facilidade de programação significa que um cobot de soldagem a laser pode entregar os resultados desejados em tiragens de baixo volume de uma forma que é efetivamente impossível para um robô de soldagem tradicional.
Soldas em linha reta, costuras circulares e pequenos raios estão bem dentro das capacidades dos cobots. Na verdade, qualquer tipo de trajetória de soldagem complexa ou intrincada que seja difícil de executar manualmente pode ser feita melhor por um cobot.
No entanto, trabalhos que envolvem peças irregulares ou deformadas com mau encaixe podem criar problemas. Isto porque a soldadura a laser é geralmente mais exigente do que a soldadura a arco em termos de encaixe. As aplicações com alimentação de fio são um pouco mais tolerantes, mas a soldadura a laser autógena normalmente requer tamanhos de abertura inferiores a um milímetro.
O primeiro passo para avaliar um cobot é avaliar tanto a adequação técnica quanto o ROI operacional. O processo se repete com frequência suficiente para justificar a automação? A qualidade e a consistência da soldagem são um problema, ou a disponibilidade de mão de obra é um ponto crítico? A fixação pode ser padronizada? Se as respostas forem sim, um cobot de soldagem a laser pode otimizar o seu fluxo de trabalho e melhorar a sua produção sem os custos indiretos da automação tradicional.
Considerações de segurança
Uma vez que os cobots são especificamente concebidos para interação humana frequente, os seus requisitos de segurança diferem significativamente dos sistemas robóticos tradicionais. Isto é especialmente verdadeiro em aplicações de soldagem a laser.
Os cobots de soldagem a laser vêm em duas configurações básicas: aberta e fechada. O tipo escolhido influencia diretamente as medidas de segurança e os equipamentos de proteção necessários.
Numa configuração fechada com um invólucro integrado, o cobot e o processo de soldagem ficam totalmente contidos dentro de um gabinete ou célula. Esses invólucros são normalmente interligados, de modo que o laser desliga automaticamente se uma porta for aberta.
Este sistema é geralmente classificado como um sistema laser Classe I, o que significa que o laser é considerado seguro em condições normais de funcionamento e não requer EPI especial. Também inclui extração de fumos integrada, ajudando a controlar qualquer fumo ou partículas geradas durante a soldadura.
Um sistema cobot aberto não possui contenção integrada, por isso deve ser posicionado atrás de barreiras ou cortinas com classificação laser para proteger os trabalhadores próximos de feixes diretos ou refletidos. Essas configurações são classificadas como sistemas laser Classe IV.
Em configurações abertas de cobots para soldagem a laser, os operadores normalmente carregam e posicionam a peça e, em seguida, iniciam o ciclo de soldagem antes de recuar ou se mover para trás de uma barreira enquanto o laser está ativo. Permanecer perto do cobot durante a soldagem é seguro, desde que sejam usados os EPIs corretos — no mínimo, óculos de proteção para soldagem a laser e, potencialmente, um capacete de soldagem a laser e roupas resistentes ao fogo —, mas normalmente os operadores aproveitam a oportunidade para se concentrar em outras tarefas enquanto o cobot executa um ciclo.
Vários fatores, incluindo custo, volume de produção e, especialmente, eficiência do fluxo de trabalho, influenciam a escolha entre um cobot fechado e um aberto.
Se o espaço for limitado ou se não tiver a certeza de como implementar os protocolos de segurança adequados, um cobot fechado pode simplificar e agilizar bastante a instalação.
Se a sua operação valoriza a troca rápida de peças e o acesso ininterrupto, um sistema aberto pode ser preferível a um sistema fechado que exige a abertura de uma porta para acessar as peças. Os sistemas abertos também oferecem amplitude máxima de movimento ao braço do cobot, o que é uma consideração importante ao soldar peças maiores e mais complexas.
Planeamento da instalação do Cobot
Escolher o local certo para o seu cobot de soldagem a laser é mais do que apenas encontrar um espaço aberto. O sucesso requer a integração perfeita do sistema à sua produção.
Idealmente, o cobot deve ser colocado onde apoie o movimento eficiente das peças dentro do fluxo do processo, minimize o tempo de deslocamento e não perturbe as operações existentes.
Os cobots de soldagem a laser são relativamente compactos e muitos vêm com roletes que permitem uma implantação flexível. No entanto, eles normalmente não são movidos com frequência no uso diário, especialmente quando conectados a um sistema fixo de extração de fumos. É melhor colocar a unidade onde ela possa permanecer no lugar e operar com eficiência.
Os requisitos de energia são simples: a maioria dos sistemas cobot funciona com 120 V padrão, enquanto a unidade de soldagem a laser pode exigir energia monofásica de 208 V. Novamente, a extração de fumos geralmente é necessária, o que pode significar um sistema de exaustão dedicado para garantir um ambiente de trabalho seguro e em conformidade.
Escolhendo o cobot do tamanho certo
Parte da escolha do sistema cobot certo é escolher o braço do tamanho certo. Um cobot muito pequeno pode limitar a sua cobertura de soldagem, pois simplesmente não consegue alcançar as peças ou pode exigir um posicionamento inadequado das peças. Um braço muito grande pode ocupar espaço desnecessário e aumentar os custos.
O sistema IPG LightWELD Cobot pode ser equipado com dois tamanhos de braço cobot com alcances de 1370 mm ou 1620 mm.
Comece realizando um simples «estudo de alcance». Isso envolve mapear as geometrias das peças e os locais de soldagem para garantir que o cobot possa acessar confortavelmente cada junta dentro do seu alcance de movimento, tanto linear quanto angular. Alguns fornecedores oferecem ferramentas de simulação virtual para ajudar a visualizar e validar o alcance em um ambiente digital antes da compra ou instalação do sistema.
Também é aconselhável considerar a preparação para o futuro, caso as suas peças e conjuntos mudem de tamanho ou configuração no futuro.
Preparação para o sucesso do cobot
Uma das principais vantagens dos cobots de soldagem a laser é a sua interface de utilizador acessível. No entanto, apesar da relativa facilidade de utilização, a integração dos cobots não é totalmente infalível.
Frequentemente, as implementações mais eficazes de cobots de soldagem a laser começam com a identificação de um «proprietário» interno para o sistema. Trata-se de alguém na sua operação que vai além de apenas saber como usar o sistema – essa pessoa também está motivada a defender a tecnologia.
O proprietário desta tecnologia não precisa ser um especialista em robótica. Mas deve ter inclinação técnica e estar disposto a assumir a responsabilidade pela programação e supervisão.
Operações básicas, como carregar e descarregar peças, podem normalmente ser realizadas pela equipa de produção regular. Mas programar o cobot, ajustar parâmetros e gerir o desempenho do sistema requer alguém que compreenda tanto o processo de soldagem quanto o contexto de produção. É aí que o treinamento ministrado pelo fornecedor costuma ser inestimável.
Fabricantes como a IPG oferecem formação tanto para o sistema cobot quanto para a unidade de soldagem a laser (como o LightWELD). Essa formação inclui os conceitos básicos de operação do sistema, além de como recalibrar ferramentas como o dispositivo «bullseye» usado ao trocar componentes ou alternar entre os modos manual e automático. Com a formação adequada, os operadores podem ensinar novos percursos de soldagem com confiança, otimizar os tempos de ciclo e manter uma qualidade consistente.
Investir tempo em formação garante que você faça mais do que apenas automatizar uma tarefa. Em vez disso, você desenvolve conhecimentos internos que apoiam a escalabilidade e o sucesso a longo prazo.
Suporte ao fornecedor
Escolher um cobot também significa escolher um fornecedor de cobots. O nível e a qualidade do suporte oferecido pelo seu fornecedor de cobots fazem uma diferença significativa na rapidez com que você começa a operar e no desempenho do sistema ao longo do tempo.
Procure um fornecedor que ofereça suporte ágil e especializado, tanto durante como após a instalação. Um serviço e suporte atentos são especialmente valiosos para lojas com conhecimentos internos limitados em automação ou que operam com prazos de produção apertados.
Além do suporte reativo, considere a capacidade do fornecedor de ajudá-lo a expandir. É possível transferir programas facilmente entre vários cobots? É oferecido treinamento tanto para o sistema quanto para o processo de soldagem? Existem ferramentas de simulação disponíveis para testar as configurações antes de colocá-las em funcionamento? Esses recursos ajudam a maximizar o seu investimento e reduzir o tempo de inatividade.
Um bom fornecedor também atuará como um parceiro estratégico, oferecendo orientação sobre fixação, otimização de processos e formação contínua. Especialmente para usuários iniciantes em automação, ter um fornecedor experiente e engajado pode transformar uma instalação bem-sucedida em uma estratégia de automação escalável e repetível.
Introdução à solução Cobot
Implementar uma solução de cobot de soldagem a laser pode parecer intimidante, especialmente para quem não tem experiência em automação ou soldagem a laser. Felizmente, os especialistas em soldagem a laser da IPG estão prontos para ajudar. Começar é fácil — envie-nos uma amostra, visite um dos nossos laboratórios de aplicação globais ou simplesmente conte-nos sobre a sua aplicação.
