Los continuos avances en automatización siguen transformando la fabricación al mejorar la calidad, aumentar la productividad y reducir los costes. Pero el coste, la complejidad y el gran tamaño de los sistemas de automatización tradicionales a menudo los hacen inviables para las operaciones más pequeñas.
Ahora los robots colaborativos, o cobots para abreviar, han entrado en escena para hacer la automatización más accesible a los fabricantes de menor volumen. Estos sistemas comparten muchas ventajas clave con la automatización tradicional, pero a un precio inferior y en un paquete más pequeño, a la vez que son más sencillos 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 las consideraciones clave para identificar, especificar e implantar con éxito un cobot en su empresa.
Encontrar la aplicación adecuada
¿Qué aplicaciones pueden beneficiarse de un cobot?
Los cobots son más adecuados para aplicaciones con volúmenes de producción moderados, que suelen oscilar entre 10 y 100 piezas al día. A menudo se trata de trabajos en los que la soldadura manual es incoherente 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 que las dimensiones de las piezas deben ser uniformes, las fijaciones repetibles y las trayectorias de soldadura predecibles. Si suelda los mismos conjuntos con regularidad y desea mejorar la uniformidad y la productividad, un cobot podría ser la herramienta adecuada.
Pero eso no significa que los robots de soldadura láser no sean útiles para lotes más pequeños y trabajos únicos. La relativa facilidad de programación significa que un robot de soldadura láser puede ofrecer los resultados deseados en tiradas de bajo volumen de una forma que es prácticamente imposible para un robot de soldadura tradicional.
Las soldaduras en línea recta, los cordones circulares y los radios pequeños están dentro de las capacidades del robot. De hecho, cualquier tipo de soldadura compleja o intrincada que sea difícil de realizar a mano puede hacerse mejor con un cobot.
Sin embargo, los trabajos que implican piezas irregulares o alabeadas con un mal ajuste pueden crear problemas. Esto se debe a que la soldadura láser suele ser más exigente que la soldadura por arco en términos de ajuste. Las aplicaciones alimentadas por hilo son algo más tolerantes, pero la soldadura láser autógena suele requerir espacios de menos de un milímetro.
El primer paso en la evaluación de un cobot es valorar tanto la adecuación técnica como el retorno de la inversión operativa. ¿Se repite el proceso con la frecuencia suficiente para justificar la automatización? ¿Son la calidad y la uniformidad de las soldaduras un problema, o la disponibilidad de mano de obra un inconveniente? ¿Se puede estandarizar la fijación? Si las respuestas son afirmativas, un cobot de soldadura láser podría agilizar su flujo de trabajo y mejorar su producción sin los gastos generales de la automatización tradicional.
Consideraciones de seguridad
Dado que los cobots están pensados 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 láser.
Los cobots de soldadura láser se presentan en dos configuraciones básicas: abierta y cerrada. El tipo elegido influye directamente en las medidas de seguridad y el equipo de protección necesarios.
En una configuración cerrada con una carcasa integrada, el cobot y el proceso de soldadura están totalmente contenidos dentro de un armario o celda. Estos recintos suelen estar enclavados, de modo 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 requiere ningún EPI especial. También incluye extracción de humos integrada, que ayuda a gestionar cualquier humo o partícula generada durante la soldadura.
Un sistema de cobot abierto carece de contención integrada, por lo que debe colocarse detrás de barreras o cortinas láser para proteger a los trabajadores cercanos de los haces directos o reflejados. Estas configuraciones se clasifican como sistemas láser de Clase IV.
En las configuraciones abiertas de cobot de soldadura láser, los operarios suelen cargar y colocar la pieza y, a continuación, iniciar el ciclo de soldadura antes de retroceder o colocarse detrás de una barrera mientras el láser está activo. Permanecer cerca del cobot durante la soldadura es seguro siempre que se lleven los EPI adecuados (gafas de soldadura láser como mínimo y, potencialmente, un casco de soldadura láser y ropa ignífuga), pero normalmente los operarios aprovechan la oportunidad para centrarse en otro trabajo mientras el cobot ejecuta un ciclo.
Varios factores, como el coste, el volumen de producción y, sobre todo, la eficiencia del flujo de trabajo, influyen en la elección entre un cobot cerrado y uno abierto.
Si el espacio es limitado o no está seguro de cómo aplicar los protocolos de seguridad adecuados, un cobot cerrado puede simplificar y agilizar enormemente la instalación.
Si su empresa valora el cambio rápido de piezas y el acceso ininterrumpido, puede preferir un sistema abierto a un sistema cerrado que requiera abrir una puerta para acceder a las piezas. Los sistemas abiertos también ofrecen la máxima amplitud de movimiento al brazo del cobot, lo que es importante a la hora de soldar 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 abierto. El éxito requiere integrar el sistema a la perfección en su producción.
Lo ideal es colocar el cobot en un lugar que permita el movimiento eficaz 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 sobre rodillos que permiten un despliegue flexible. Sin embargo, no se suelen mover con frecuencia en el uso diario, especialmente cuando están conectados a un sistema fijo de extracción de humos. Lo mejor es colocar la unidad en un lugar donde pueda permanecer y funcionar con eficacia.
Los requisitos de alimentación son sencillos: la mayoría de los sistemas cobot funcionan con 120 V estándar, mientras que la propia unidad de soldadura láser puede requerir 208 V monofásicos. 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 la elección del sistema de cobot adecuado consiste en elegir el brazo del tamaño adecuado. Un cobot demasiado pequeño puede limitar la cobertura de la soldadura porque simplemente no puede llegar a las piezas, o puede requerir una colocación incómoda de las piezas. Un brazo demasiado grande puede ocupar espacio innecesario y añadir costes.
El sistema IPG LightWELD Cobot puede equiparse con dos tamaños de brazo cobot con alcances de 1370 mm o 1620 mm.
Empiece por realizar un sencillo "estudio de alcance". Esto implica trazar las geometrías de las piezas y las ubicaciones de las soldaduras para garantizar que el cobot pueda acceder cómodamente a cada articulación dentro de su rango de movimiento, tanto lineal como angular. Algunos proveedores ofrecen herramientas de simulación virtual que ayudan a visualizar y validar el alcance en un entorno digital antes de adquirir o instalar el sistema.
También es aconsejable tener en cuenta las posibilidades de futuro en caso de que las piezas y los ensamblajes cambien de tamaño o configuración en el futuro.
Prepararse para el éxito de Cobot
Una de las principales ventajas de los cobots de soldadura láser es su sencilla interfaz de usuario. Sin embargo, a pesar de su relativa facilidad de uso, la integración de cobots no es totalmente infalible.
A menudo, las nuevas implantaciones de cobot de soldadura láser más eficaces empiezan por identificar a un "propietario" interno del sistema. Se trata de una persona de la empresa que no se limita a saber utilizar el sistema, sino que también está motivada para defender la tecnología.
El propietario de la tecnología no tiene por qué ser un experto en robótica. Pero debe tener inclinaciones 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 estar a cargo del personal de producción habitual. Pero para programar el cobot, ajustar los parámetros y gestionar el rendimiento del sistema se necesita a alguien que entienda tanto el proceso de soldadura como el contexto de producción. Ahí es donde la formación impartida por el proveedor suele ser inestimable.
Fabricantes como IPG ofrecen formación tanto para el sistema cobot como para la unidad de soldadura láser (como LightWELD). Esta formación incluye los aspectos básicos del funcionamiento del sistema, además de cómo recalibrar herramientas como el dispositivo de "ojo de buey" que se utiliza cuando se intercambian componentes o se cambia entre los modos manual y automático. Con la formación adecuada, los operarios pueden enseñar con confianza nuevas trayectorias de soldadura, optimizar los tiempos de ciclo y mantener una calidad constante.
Invertir tiempo en formación garantiza algo más que la automatización de una tarea. En lugar de eso, se crea una experiencia interna que favorece la escalabilidad y el éxito a largo plazo.
Asistencia a proveedores
Elegir un cobot también significa elegir un proveedor de cobot. El nivel y la calidad de la asistencia ofrecida por su proveedor de cobot marcan 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 una asistencia experta y receptiva durante y después de la instalación. Un servicio y una asistencia atentos son especialmente valiosos para los talleres con poca experiencia interna en automatización o para los que trabajan con calendarios de producción ajustados.
Más allá del soporte reactivo, considere 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 funciones le ayudarán a maximizar su inversión y reducir los tiempos de inactividad.
Un buen proveedor también actuará como socio estratégico, ofreciendo orientación sobre fijación, optimización de procesos y formación continua. Especialmente para los usuarios de automatización por primera vez, contar con un proveedor experto y comprometido puede convertir una instalación satisfactoria en una estrategia de automatización escalable y repetible.
Primeros pasos con una solución Cobot
La implementación de una solución 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 preparados para ayudarle. Empezar es fácil: envíenos una muestra, visite uno de nuestros laboratorios de aplicaciones globales o simplemente háblenos de su aplicación.
