Os avanços contínuos na automação continuam a transformar a manufatura, melhorando a qualidade, aumentando a produtividade e reduzindo os custos. Mas o custo, a complexidade e a grande área ocupada pelos sistemas de automação tradicionais geralmente os tornam inviáveis para operações menores.
Agora, os robôs colaborativos, ou cobots, entraram em cena para tornar a automação mais acessível aos fabricantes de menor volume. Esses sistemas compartilham muitos dos principais benefícios da automação tradicional, mas a um preço mais baixo e em um pacote menor, além de serem mais simples de programar e operar do que as 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, examinaremos as principais considerações para identificar, especificar e implantar com sucesso um cobot em sua operação.
Como encontrar o aplicativo certo
Quais aplicativos podem se beneficiar de um cobot?
Os cobots são mais adequados para aplicações com volumes de produção moderados, normalmente variando de 10 a 100 peças por dia. Essas aplicações geralmente incluem trabalhos em que a soldagem manual é inconsistente ou demorada, mas uma configuração completa de automação industrial não é justificável.
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 caminhos de solda 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 únicos. A relativa facilidade de programação significa que um cobot de soldagem a laser pode fornecer os resultados desejados em séries de baixo volume de uma forma que é efetivamente impossível para um robô de soldagem tradicional.
Soldas em linha reta, costuras circulares e raios pequenos estão todos bem dentro das capacidades do cobot. De fato, qualquer tipo de caminho de solda complexo ou intrincado que seja difícil de executar manualmente pode ser feito melhor por um cobot.
No entanto, os trabalhos que envolvem peças irregulares ou deformadas com ajuste inadequado podem criar problemas. Isso ocorre porque a soldagem a laser é geralmente mais exigente do que a soldagem a arco em termos de ajuste. As aplicações alimentadas por arame são um pouco mais tolerantes, mas a soldagem a laser autógena normalmente exige tamanhos de espaço inferiores a um milímetro.
A primeira etapa na avaliação de um cobot é avaliar a adequação técnica e o ROI operacional. O processo se repete com frequência suficiente para justificar a automação? A qualidade e a consistência da solda são um problema, ou a disponibilidade de mão de obra é um ponto problemático? A fixação pode ser padronizada? Se as respostas forem afirmativas, um cobot de soldagem a laser poderá otimizar seu fluxo de trabalho e melhorar sua produção sem a sobrecarga da automação tradicional.
Considerações sobre segurança
Como os cobots são destinados especificamente à interação humana frequente, seus requisitos de segurança diferem significativamente daqueles dos sistemas robóticos tradicionais. Isso é especialmente verdadeiro em aplicações de soldagem a laser.
Os cobots de soldagem a laser vêm em duas configurações básicas: aberto e fechado. O tipo escolhido influencia diretamente as medidas de segurança e os equipamentos de proteção necessários.
Em uma configuração fechada com um gabinete integrado, o cobot e o processo de soldagem ficam totalmente contidos em um gabinete ou célula. Esses gabinetes são normalmente intertravados, de modo que o laser é desligado automaticamente se uma porta for aberta.
Em geral, ele é classificado como um sistema de laser Classe I, o que significa que o laser é considerado seguro em condições normais de operação e não é necessário nenhum EPI especial. A extração de fumaça integrada também está incluída, ajudando a gerenciar qualquer fumaça ou partículas geradas durante a soldagem.
Um sistema cobot aberto não possui contenção integrada, portanto, deve ser posicionado atrás de barreiras ou cortinas com classificação de laser para proteger os trabalhadores próximos de feixes diretos ou refletidos. Essas configurações são classificadas como sistemas de laser Classe IV.
Com configurações abertas de cobot de soldagem a laser, os operadores normalmente carregam e posicionam a peça e, em seguida, iniciam o ciclo de soldagem antes de se afastarem ou se moverem para trás de uma barreira enquanto o laser está ativo. Permanecer perto do cobot durante a soldagem é seguro, desde que o EPI correto seja usado - óculos de soldagem a laser, no mínimo, e, possivelmente, um capacete de soldagem a laser e roupas resistentes a chamas -, mas, normalmente, os operadores aproveitam a oportunidade para se concentrar em outro trabalho enquanto o cobot executa um ciclo.
Vários fatores, incluindo custo, volume de produção e, principalmente, a eficiência do fluxo de trabalho, influenciam a escolha entre um cobot fechado e um aberto.
Se o espaço for limitado ou se você não tiver certeza de como implementar protocolos de segurança adequados, um cobot fechado pode simplificar e agilizar muito a instalação.
Se 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 o máximo de amplitude de movimento para o braço do cobot, o que é uma consideração importante ao soldar peças maiores e mais complexas.
Planejamento da instalação do Cobot
Escolher o local certo para o seu cobot de soldagem a laser é mais do que apenas encontrar um espaço livre. O sucesso requer a integração perfeita do sistema em sua produção.
Idealmente, o cobot deve ser colocado em um local que ofereça suporte à movimentação eficiente de peças dentro do fluxo do processo, minimize o tempo de deslocamento e não interrompa as operações existentes.
Os cobots de soldagem a laser são relativamente compactos e muitos são fornecidos com roletes que permitem uma implantação flexível. No entanto, eles não costumam ser movidos com frequência no uso diário, especialmente quando ligados a um sistema fixo de extração de fumaça. É melhor colocar a unidade em um local onde ela possa ficar parada e operar com eficiência.
Os requisitos de energia são simples: a maioria dos sistemas cobot funciona com 120 V padrão, enquanto a própria unidade de soldagem a laser pode exigir energia monofásica de 208 V. Novamente, a extração de fumaça geralmente é necessária, o que pode significar um sistema de exaustão dedicado para garantir um ambiente de trabalho seguro e em conformidade.
Escolhendo o tamanho certo do Cobot
Parte da escolha do sistema cobot correto é escolher o tamanho certo do braço. Um cobot muito pequeno pode limitar sua cobertura de solda porque simplesmente não consegue alcançar as peças ou pode exigir um posicionamento estranho das peças. Um braço muito grande pode ocupar espaço desnecessário e aumentar o custo.
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 de suas peças e os locais de solda para garantir que o cobot possa acessar confortavelmente cada junta dentro de sua faixa 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 que o sistema seja comprado ou instalado.
Também é aconselhável considerar a preparação para o futuro, caso suas peças e montagens mudem de tamanho ou configuração no futuro.
Preparando-se para o sucesso do Cobot
Uma das principais vantagens dos cobots de soldagem a laser é sua interface de usuário acessível. No entanto, apesar de sua relativa facilidade de uso, a integração do cobot não é totalmente infalível.
Em geral, as novas implantações de cobot de soldagem a laser mais eficazes começam com a identificação de um "proprietário" interno para o sistema. Essa é uma pessoa em sua operação que vai além de apenas saber como usar o sistema - ela também está motivada a defender a tecnologia.
Esse proprietário da tecnologia não precisa ser um especialista em robótica. Mas ele deve ter inclinação técnica e estar disposto a assumir a responsabilidade pela programação e supervisão.
A operação básica, como carregamento e descarregamento de peças, pode ser realizada normalmente pela equipe de produção normal. Mas programar o cobot, ajustar os parâmetros e gerenciar o desempenho do sistema requer alguém que entenda tanto o processo de soldagem quanto o contexto da produção. É nesse ponto que o treinamento conduzido pelo fornecedor costuma ser inestimável.
Fabricantes como a IPG oferecem treinamento tanto para o sistema cobot quanto para a unidade de soldagem a laser (como a LightWELD). Esse treinamento inclui as noções básicas de operação do sistema, além de como recalibrar ferramentas como o dispositivo de fixação "bullseye" usado ao trocar componentes ou alternar entre os modos manual e automático. Com o treinamento adequado, os operadores podem ensinar com confiança novos caminhos de solda, otimizar os tempos de ciclo e manter uma qualidade consistente.
Investir tempo em treinamento garante que você faça mais do que apenas automatizar uma tarefa. Em vez disso, você constrói um conhecimento interno que apoia a escalabilidade e o sucesso a longo prazo.
Suporte ao fornecedor
Escolher um cobot também significa escolher um fornecedor de cobot. O nível e a qualidade do suporte oferecido pelo seu fornecedor de cobot fazem uma diferença significativa na rapidez com que você começa a trabalhar e no desempenho do sistema ao longo do tempo.
Procure um fornecedor que ofereça suporte ágil e especializado durante e após a instalação. O serviço e o suporte atenciosos são especialmente valiosos para as lojas com experiência limitada em automação interna ou para aquelas que operam com cronogramas de produção apertados.
Além do suporte reativo, considere a capacidade do fornecedor de ajudá-lo a dimensionar. Você pode transferir facilmente programas entre vários cobots? É oferecido treinamento tanto para o sistema quanto para o processo de soldagem? Há ferramentas de simulação disponíveis para testar as configurações antes de entrarem em operação? Esses recursos ajudam a maximizar seu investimento e a reduzir o tempo de inatividade.
Um bom fornecedor também atuará como um parceiro estratégico, oferecendo orientação sobre fixação, otimização de processos e treinamento contínuo. Especialmente para usuários iniciantes de automação, ter um fornecedor experiente e engajado pode transformar uma instalação bem-sucedida em uma estratégia de automação escalável e repetível.
Primeiros passos com uma solução Cobot
A implementação de uma solução cobot de soldagem a laser pode parecer intimidadora, principalmente 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 de nossos laboratórios de aplicação global ou simplesmente conte-nos sobre sua aplicação.
