Cómo probar el desempeño de antorchas robóticas

Publicado por Jason Jamiel en 6/05/2020 06:09:46 PM
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Cuando se está evaluando una antorcha nueva para soldadura robótica, las implicaciones de la prueba son enormes. Normalmente para las grandes compañías manufactureras significa poner en producción por años un equipo de alta inversión. Por lo tanto es crítico el obtener datos apropiados para hacer la evaluación.

Otros factores como el servicio, soporte, y disponibilidad de partes, también representan un factor importante en la ecuación. Pero en la evaluación, es cómo funciona la antorcha en comparación de otra, lo que influirá más en la decisión.

Obtener ese resultado confiable puede ser difícil si no se está familiarizado o seguro de cómo realizar una prueba verdaderamente objetiva. Son pocos los componentes de la antorcha robótica que realmente miden su desempeño. 

Cómo Evaluar Para Obtener un Resultado Confiable 

Similar a la evaluación de puntas de contacto, buscamos simular antorchas robóticas bajo las mismas condiciones. Sin embargo, con las antorchas, yo prefiero tener un ambiente de laboratorio. Y la razón por la que me gusta más un entorno de laboratorio es porque realmente puedes llevar la antorcha al límite, que es lo que más nos preocupa.

La gran diferencia entre hacer una prueba de laboratorio y hacer una producción lado a lado es que ésta última conlleva mucho más tiempo. Su método de prueba puede ser de seis meses, y uno de los mayores inconvenientes es que no puede observar tantas cosas porque está produciendo.

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En un laboratorio, se controla todo de mejor manera. Las puntas de contacto son más aptas para probarse en producción que las antorchas robóticas. Muchas empresas realizan pruebas lado a lado con dos antorchas de marcas diferentes en una celda robótica bilateral o simétrica.

De cualquier forma, este método, puede generar resultados inconsistentes. El problema es que la gente pierde de vista la prueba al tener el doble de datos y permiten que variables como el TCP, herramentales o retrabajos influyan en los resultados de la prueba.

Lo que queremos es controlar el mayor número de variables posible, incluyendo:

  • El Tipo de Robot
  • La Fuente de Poder
  • Alambre / Sistema de Alimentación
  • Parámetros
  • Herramentales
  • Partes
  • Accesorios y periféricos
  • El TCP de Robot (Punto central)

Hacerlo garantiza un resultado final preciso y confiable.

¿Qué es lo debo Evaluar en una Antorcha Robótica?

Las funciones más críticas a evaluar en una antorcha robótica son:

  • Resistencia al Calor
  • El Punto Central de la Herramienta (TCP)
  • Manejo del Cable

Prueba de la Resistencia al Calor

El calor es una prueba crítica de la antorcha robótica porque hablará de la capacidad de la antorcha de mantenerse en un entorno de producción. Debe asegurarse de que la antorcha no retiene el calor, lo que significa que el calor acumulado en la antorcha se disipa rápidamente durante un período de enfriamiento. Cuanto más caliente esté la antorcha y más tiempo mantenga el calor, más rápido se quemará el material aislante dentro del cuello.

En una configuración de laboratorio, esto implicaría configurar cordones de soldadura largos y continuos y ejecutarlos el mayor tiempo posible, probar la temperatura de la antorcha y luego probar con precisión el TCP después de dejar que se enfríe y así hacer eso de manera general.

También es recomendable realizar pruebas de impacto para ver qué tipo de durabilidad tiene la antorcha al recibir golpes y después de eso probar el TCP para encontrar dónde y cuándo estaría el punto de ruptura o inflexión de la antorcha en un impacto, es decir, dónde se encuentran las partes más frágiles y compararlo.

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A mí me gusta realizar pruebas con diferentes capacidades como 150 amps, 300 amps, 450 amps y 500 amps y hacer largas pruebas de ciclo de trabajo pesado. Si puede realizar la prueba considerando el peor de los casos o escenarios, sabrá qué esperar en un entorno de producción.

Una de las cosas que yo haría, ya sea que se trate de una antorcha enfriada por aire o por agua, es hacer pruebas de 150 amperios en una antorcha, ejecutarlo durante 5 minutos consecutivos en un ciclo de trabajo y usar un medidor de temperatura infrarrojo para tomar tres medidas:

  • Punta de Contacto
  • Tobera
  • Base del cuello de la antorcha

Con estas medidas puede comparar esos datos entre diferentes antorchas, porque cuanto más rápido pueda disipar ese calor de la antorcha, mejor será.

Cuanto más se caliente la antorcha, más maleable se vuelve, tendrá mayor elasticidad y será menos duradera durante un accidente de robot.

Un detalle a tener en cuenta en las pruebas de comparación de antorchas robóticas es contar con un conocimiento profundo del impacto que tiene la mezcla de gases en el ciclo de trabajo y la disminución del rendimiento de la antorcha.

Hay una gran diferencia entre gases 95/5 y CO2. Una antorcha de 500 amperios baja su capacidad a 380 al usar una mezcla 95/5 de argón.

Si no comprende los principios y propiedades detrás de la termodinámica de la antorcha y sus especificaciones, obtendrá resultados poco confiables de la prueba.

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Asegúrese de conocer la mezcla de gas que se está probando entre ambas antorchas y conocer las capacidades y reducción de capacidades de cada una al usar arco pulsado o con una mezcla de gas más caliente.

Me he encontrado con muchos problemas en los que tenemos trabajando una antorcha enfriada por aire con un índice de ciclo de trabajo del 100% con CO2 y luego las antorchas, las puntas o los difusores se derriten.

El mayor problema que vemos cuando comenzamos a sobrecalentar las antorchas es la adhesión de grandes cantidades de salpicadura en la tobera, la punta, etc. Por lo tanto, es importante documentar esta información para obtener una verdadera prueba de comparación y salir con un resultado claro.

Prueba del TCP

Ahora, la mayoría de las veces cuando hemos realizado estudios de impacto o repetición TCP con empresas de fabricación, lo hemos hecho con la antorcha fría porque ese es el escenario más común cuando el robot está en modo de programación o inmediatamente después de la sesión de programación.

La razón principal para hacer una prueba en frío es que se prueba el peor de los casos o escenarios. Dado que la antorcha se vuelve mucho más maleable cuanto más caliente se encuentra, la prueba en frío permite una medición de durabilidad real del cuello de la antorcha.

Hablando de dónde desea exactamente que choque el cuello durante la prueba, yo recomiendo probar al menos tres o cinco puntos diferentes en el cuello de la antorcha. Comience en la sección de la punta de contacto y luego suba por la antorcha para ver cómo reacciona.

Lo que he hecho siempre es hacia adelante en X y verticalmente hacia abajo. La razón es que nueve de cada 10 veces las personas que van a tener un gran choque en el cuello de la antorcha generalmente lo hacen hacia adelante o hacia atrás porque están tratando de salir del herramental.

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La razón para hacerlo dentro de la celda es que hacia abajo es la única dirección en que un sensor de choque no salvará su antorcha. Los sensores de choque en las antorchas están todos en Y y X, no protegen en Z; en cambio, el choque sólo toca fondo en el resorte.

Yo haría cualquier tipo de prueba de destrucción y flexión en un entorno de laboratorio donde tenga llaves dinamométricas y una forma de medir la presión de la prensa hidráulica para que pueda romperlas o doblarlas físicamente y registrar los resultados.

He tenido clientes que colocan los cuellos de antorcha en el robot y los estrellan a propósito para probar su durabilidad. Esa no es una práctica recomendada ya que pueda dañar un robot por probar una antorcha, y no vale la pena correr el riesgo de averiguarlo dado el costo que implica reparar un robot dañado.

La única parte de un experimento de TCP que deseamos ver en un piso de producción es el intercambio de un cuello de antorcha diferente que diga que debe tener el mismo TCP. Intercámbielo en el piso, ejecútelo y observe si aún puede repetirlo, todavía tiene un TCP repetible de sus antorchas antiguas.

También es recomendable cuando se prueba el TCP, verificar los cuellos de las antorchas contra lo que el fabricante de antorchas dice que debería ser. Para hacer esta prueba, conecte los números TCP indicados que vienen con la documentación, generalmente es parte del dibujo, y mida XYZ en el robot para confirmar que el TCP es verdadero.

Usted querrá ver repetibilidad en el producto del fabricante, antes de considerar un cambio. 

Incluso si funciona muy bien en una prueba de calor o cuando se prueba el manejo de cables, si cada 3 o 4 antorchas están fuera del TCP por unos pocos milímetros, pasará más tiempo re programando los programas que ahorrando con un producto más duradero.

No se preocupe tanto por la repetibilidad entre diferentes compañías, ya que de todos modos, hay muchas posibilidades de que siempre esté re programando con una nueva antorcha.

Sin embargo, cuando reemplace esa antorcha existente con otra antorcha del mismo fabricante, asegúrese de que sean iguales o creará más trabajo del necesario para enseñarle al robot toda la variación de TCP.

Prueba de Continuidad en el Cable

Evaluar el cable de una antorcha robótica involucra diferentes criterios:

  • Resistencia
  • Tiempo de Mantenimiento
  • Continuidad

Normalmente, no necesitaría probar un cable a menos que el cable falle prematuramente por una razón distinta a la que está evaluando. La razón es que estas pruebas en particular pueden tardar mucho tiempo en completarse. Si la operación de soldadura robótica es de mayor escala, digamos 100 o más robots que sueldan en el taller, entonces tomarse el tiempo para probar múltiples cables de soldadura es lo más recomendable.

Antes de comenzar cualquier prueba de comparación de cable en una antorcha robótica, asegúrese de tener una lectura de referencia sobre su antorcha robótica.

Todo tiene resistencia. Entonces, ¿cómo saber qué es bueno y qué es malo?

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Es una buena práctica hacerlo en cualquier antorcha que tenga en el taller. Si está probando un cable de antorcha completamente nuevo, tome una lectura de ohmios, escríbalo allí y asegúrese de que esté escrito en un lugar donde no se va a perder De esa manera, se asegura de tener un lugar para probar y obtener los resultados de las pruebas correspondientes al comparar la resistencia del cable.

Antorchas Robóticas de Brazo Hueco

Con los robots de brazo hueco, el sistema de manejo de cables es sencillo porque todo viaja a través del brazo. Lo que yo observo al examinar este estilo de antorcha es cuánto tiempo lleva cambiar un cable.

Algunos fabricantes son más fáciles que otros. He tenido algunos que fueron una pesadilla completa y he tenido algunos otros en los que con sólo retirar un par de tornillos de fijación, todo el cable se sale de la antorcha y del alimentador, se coloca uno nuevo y listo. Esa es una consideración importante que implica un aspecto de mantenimiento: ¿cuánto tiempo va a estar detenido, cambiando el cable o cable de alimentación defectuosos?

Antorchas Robóticas sobre el Brazo

Las antorchas sobre el brazo son más fáciles en cuanto a mantenimiento. Usted tiene dos conexiones y no está alimentando a través de un canal de brazo para conectarlo en un espacio reducido. El desafío con las antorchas sobre el brazo es que reciben mucha torsión en el quinto eje. Esto sucede desde el eje cinco del robot previamente enrollado y haciendo movimientos circulares y de desenrollado para completar una soldadura. Usted verá una gran tensión de torsión de cable en estos lugares con robots sobre el brazo.

Cuando pre-gira un eje cinco para hacer una soldadura circular, la cubierta siempre roza contra la carcasa del robot. Esto causa el problema de que su robot está conectado a tierra y si la carcasa se deteriora, eventualmente dirigirá su soldadora a través del sistema de chasis del robot y lo dañará. Deber ser cuidadoso con eso.

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Una de las cosas más importantes acerca de los cables es que están hechos de miles y miles de hilos de cobre. Cuando tenga una falla con los cables yendo y viniendo, verá una resistencia excesiva porque usted está tratando de impulsar la corriente de su fuente de alimentación a su extremo frontal. Es por eso que la continuidad del cable es tan importante para probar y medir al hacer una comparación lado a lado en la antorcha.

Al realizar pruebas comparativas, yo pruebo estos cables termodinámicamente. Volviendo a nuestro entorno de laboratorio de antorchas donde está ejecutando varios amperajes durante una cantidad controlada de minutos consecutivos, dispare ese termómetro infrarrojo y vea cuál es su lectura. Cuanto más se caliente el cable, más rápido se dañará.

Sin embargo, ese tipo de resultado no siempre es del todo correcto o bueno. Como fabricante, considere su aplicación y sus prioridades. Algunos cables usan un hilo de hebras muy finas en ellos. Esos pueden ser buenos porque son flexibles y tardan más en romperse. Sin embargo, acumulan más calor porque hay más resistencia. Mientras que si obtienes un cable hecho con hebras más gruesas, un calibre más grueso de trenzado dentro de él, no es tan flexible, pero tendrá menos resistencia y trabajará estando más frío.

Cualquier empresa deberá realizar una prueba para encontrar el equilibrio adecuado. Pero considere su aplicación y tenga en cuenta el tipo de soldadura robótica que realiza. Si usted es una empresa que está realizando una gran cantidad de soldadura lineal, es probable que tenga un daño muy mínimo del cable, siendo así yo usaría una resistencia muy baja, no un cable tan flexible.

Si su operación de soldadura implica mucha soldadura circular, que generalmente es más pequeña, entonces vale la pena probar y evaluar un cable más flexible y menos resistente. Puede acumular más calor, pero generalmente la duración de trabajo es menor y la torsión será mejor. Esto significa que es preferible tener un cable con un trenzado más fino y una mayor flexibilidad.

Conclusión

Con cualquier tipo de prueba cara a cara en productos de soldadura, querrá controlar todo menos lo que está probando.

Cualquier cosa que pueda controlar, hágalo. De lo contrario, corre el riesgo de afectar la prueba.

La prueba de comparación de la antorcha robótica es más importante que la prueba de una punta de contacto. Si las puntas de contacto no funcionan, volver atrás no es una gran inversión de tiempo. Sin embargo, si un estudio de antorcha no funciona correctamente, puede correr el riesgo de quedarse atrapado con una gran inversión de la que no hay vuelta.

Recuerde considerar los siguientes factores en una evaluación de antorchas robóticas:

  • Obtenga lecturas de referencia para todo lo que está probando
  • Pruebe con varios escenarios (punto de choque, amperaje, etc.)
  • Controle el mayor número de variables posible (robot, personal, parámetros, gas, etc.)

Si lo hace, se asegurará de obtener un resultado confiable que tendrá un impacto positivo en su próxima elección de paquete de antorcha.

 

 

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Temas: Soldadura robótica