Optimizando la vida de servicio de un robot de soldadura

En los dos blogs pasados sobre cómo reducir los tiempos de inactividad en la soldadura robótica, el enfoque estuvo en la antorcha de soldadura y sus piezas de desgaste. 

1. Selección de la antorcha de soldadura robótica de acuerdo a la aplicación ✓
2. Selección de piezas de desgaste como puntas de contacto, toberas de gas, distribuidor de gas y guía ✓
3. Ensamble de cables y guía del ensamble de cables
4. Soporte de la antorcha robótica y protección de apagado automático
5. Estación de limpieza de antorchas

En este artículo de blog, repasaremos todas las partes restantes de un sistema de soldadura robótica donde puede ocurrir tiempo de inactividad: el ensamble de cables y su guía, y el soporte de la antorcha. Pero también veremos más de cerca un equipo opcional: la importante y práctica estación de limpieza de antorchas. No debe faltar en ningún sistema de robot de soldadura si desea optimizar la vida útil del robot de soldadura en su empresa.

3. Ensamble de cables y guía del ensamble de cables 

Los ensambles de cables en la soldadura con robot están bajo carga constante. Están en continuo movimiento, tienen que llegar a todas las partes de componentes a veces complejos y se mueven rápidamente de un punto para soldarlo con el siguiente. Dependiendo de la intensidad del movimiento, la carga sobre los componentes individuales es muy alta y también lo es el desgaste.

Existen dos variantes de guía de montaje de cables para robots de soldadura:

• OA – sobre el brazo = guía de ensamble de cables en el exterior a lo largo del brazo del robot
• TA – a través del brazo =guía de ensamble de cables a través del brazo robótico

Cada variante tiene sus ventajas y desventajas y ofrece enfoques para optimizar la vida útil de los robots de soldadura.

Robot de soldadura sobre el brazo 

Un ensamble de cables externo está sujeto a movimientos constantes de desvío o deslizamiento debido a los movimientos del brazo robótico. Esto significa que existe un peligro constante de que se enganche en el componente o en los accesorios y se rompa. El propio robot no nota este incidente en el proceso a menos que la protección de apagado en el soporte del cabezal de la antorcha lo registre y detenga el robot. En tales casos, existe el riesgo de una vida útil más corta.

La alta dinámica del movimiento da como resultado un proceso de fatiga más o menos rápido de los componentes del ensamble de cables. Por lo tanto, las mangueras, las líneas de gas, los cables de alimentación o los cables de control pueden fallar.

Con un robot de soldadura sobre el brazo, la programación fuera de línea, es decir, sin aprendizaje manual en la antorcha de soldadura, solo es posible de forma limitada, ya que los movimientos de deslizamiento son demasiado complejos o impredecibles y no repetibles para el software. Esta es una de las principales razones por las que hoy en día se utilizan más robots de soldadura a través del brazo.

Ventajas de robots de soldadura OA (sobre el brazo)

• Buena accesibilidad al ensamble de cables al reemplazar piezas desgastadas como la guía

Desventajas de robots de soldadura OA (sobre el brazo)

• Alta susceptibilidad debido a la alta dinámica del movimiento del ensamble de cables
• Peligro de quedarse atascado
• La programación fuera de línea es limitada
• Estabilidad TCP insegura
• Carga pesada en la protección de apagado automático
• Añejamiento más rápido del producto debido a las salpicaduras y la radiación UV del arco

Consejos

 Los ensambles de cables guiados fuera del brazo del robot deben sujetarse o suspenderse de tal manera que los movimientos pendulares y los momentos de flexión se reduzcan al mínimo. Esto evita el llamado "efecto alambre de floristería", es decir, romperse en puntos especialmente sometidos a esfuerzos.

 Los ensambles de cables deben guiarse en los radios más grandes posibles con la ayuda de balanceadores y las posiciones de suspensión para garantizar una buena alimentación del alambre.

 ¡No utilice nunca soluciones de fabricación propia para el montaje (p. ej., sujeta cables)! En su lugar, asegúrese de que los componentes individuales del ensamble de cables, como el cable de alimentación, el cable de control, la manguera de refrigerante, la manguera de gas, puedan moverse libremente entre sí en la manguera exterior especial dimensionalmente estable.

Robot de soldadura a través del brazo 

Un ensamble de cables internos siempre se encuentra en un área definida, solo puede moverse unos pocos centímetros alrededor y no está expuesto a movimientos de derrape o desvío. Esto significa que la programación fuera de línea no es ningún problema y garantiza un TCP estable y, por lo tanto, una larga vida útil.

Por otro lado, un sistema de robot de soldadura TA (a través del brazo) también llamado robot de eje hueco, está naturalmente expuesto a fuertes fuerzas de torsión. Después del tercer eje del robot desde la alimentación de alambre, todo está en movimiento en la dirección del proceso de soldadura. Un ensamble de cables debe poder hacer frente a estos movimientos giratorios. ABICOR BINZEL ha desarrollado cables BIKOX® especiales para este fin, que soportan estos movimientos. Algunos fabricantes ofrecen protección de apagado y contactos deslizantes integrados para los robots de soldadura TA. Con estos, se producen fuerzas de torsión bajas dentro del brazo del robot de eje hueco. Estamos explícitamente en contra del desarrollo de tales ensambles de cables, ya que la transferencia de alta corriente, la abrasión, el desgaste y los contactos deslizantes son, por un lado costosos y, por otro lado, representan demasiadas variables de perturbación para fallas.

Ventajas de robots de soldadura TA (a través del brazo)

• Ensamble de cables protegido, sin desviarse, sin quedar atrapado
• Buena vida de servicio
• La programación fuera de línea es posible sin problemas
• Estabilidad TCP asegurada
• La protección de apagado no está sobrecargada

Desventajas de robots de soldadura TA (a través del brazo)

• Altas fuerzas de torsión que tienen que ser compensadas por ensambles de cables especiales.
• Dependiendo de la movilidad del alimentador de alambre, un ensamble de cables TA puede ser más complicado de instalar y desmontar.

Las tecnologías de antorcha para los sistemas de robot de soldadura TA de ABICOR BINZEL son muy sofisticadas, por lo que pueden usarse durante un período de tiempo superior al promedio, según la aplicación y el proceso.

Los ensambles de cables guiados dentro del brazo del robot son más adecuados si desea reducir los tiempos de inactividad de los robots de soldadura debido a su vida útil considerablemente más larga y su menor susceptibilidad a fallas durante el proceso.

4. Soporte de la antorcha robótica y protección de apagado automático

Cada cuello de antorcha de soldadura robótica está unido a un soporte que, en la mayoría de los casos, también tiene una función de protección de apagado integrada. Este soporte de antorcha o protección de apagado también ofrece potencial para optimizar la vida útil de los robots de soldadura. En el caso de los robots de eje hueco, la estructura está predefinida y la protección de apagado corresponde al soporte. Para los robots de soldadura con un ensamble de cables externo, el soporte de la antorcha debe diseñarse de acuerdo con la aplicación y con la geometría correcta de la antorcha, y de tal manera que haya muy pocos radios estrechos en el ensamble de cables durante el proceso.

Una posible fuente de fallas con soportes de antorcha en un ensamble de cables enrutados externamente puede ser el uso de dos elementos de soporte en lugar de uno de una pieza con un TCP definido. Es un desafío colocar exactamente estos dos elementos de soporte. Para evitar que el TCP se deslice en el eje Y, todas las partes deben fijarse adicionalmente. Incluso si los pasadores guía suministrados tienen el diámetro correcto, existe el riesgo de que el usuario realice los orificios de manera incorrecta. Si se utiliza una broca normal con un diámetro de 6 mm en lugar de una broca con un diámetro de 6H7 mm, esta décima adicional puede mover mínimamente las placas de soporte a pesar de la conexión por tornillo. Para el TCP, este desplazamiento, por pequeño que sea, puede ascender a 2-3 mm en determinadas circunstancias. Esto se puede comparar con el efecto de palanca de un autobús articulado: un ligero movimiento de dirección por parte del conductor del autobús hace que los pasajeros de la última fila de asientos se balanceen hacia un lado.

Como resultado, la antorcha de soldadura robótica ya no suelda donde debería. Además, el cuello de la antorcha puede dañarse cuando ingresa a la estación de limpieza.

Consejos

• Al conectar la brida del robot al cuello de la antorcha, asegúrese de que haya la menor cantidad posible de interfaces mecánicas.
• Garantizar una fijación precisa.
• Se recomiendan soportes de una sola pieza.
  
  

5. Estación de limpieza de antorchas

Según el proceso de soldadura, la fuente de alimentación y la configuración de los parámetros, se producen salpicaduras de soldadura durante la soldadura robótica MIG/MAG. Estas salpicaduras se adhieren a la parte delantera de la antorcha de soldadura robótica y, por lo tanto, también a la tobera de gas. Si no se eliminan las salpicaduras de soldadura, se producen turbulencias o reducciones del gas de protección. Como resultado, la cobertura de gas de protección requerida se deteriora y existe el riesgo de formación de poros. Por lo tanto, la limpieza regular de la tobera de gas es una parte necesaria de la soldadura con robot. Para ello se utilizan estaciones de limpieza automatizadas.

Existen diferentes tipos de estaciones de limpieza que ofrecen los métodos de limpieza por: CO2, imán, arenado y escariador. Para la limpieza automática en la soldadura robótica MIG/MAG, la limpieza del escariador se usa en un 90 % aprox., ya que consigue siempre resultados de limpieza satisfactorios. El factor decisivo en la limpieza del escariador es la relación entre el escariador y el cabezal de la antorcha, que siempre deben adaptarse perfectamente entre sí. Para lograr los mejores resultados de limpieza posibles, se ofrecen escariadores adecuados para las diferentes geometrías de cabezal de antorcha. Durante el proceso de limpieza, el contorno interior de la tobera de gas, así como el contorno exterior de la punta de contacto y el soporte de la punta de contacto deben limpiarse lo mejor posible para mantener libres los orificios de salida del gas de protección.

El dispositivo de limpieza, que en la mayoría de los casos está equipado con un motor neumático, debe tener suficiente potencia. La estación de limpieza en sí también debe ser muy estable para soportar un choque sin tener que reajustar y realinear todo.

Recomendación: Unidades de mantenimiento

La estación de limpieza en sí misma es idealmente una unidad de mantenimiento que realiza escariado, soplado, corte de alambre y rociado de la parte delantera con agente anti salpicaduras en un solo proceso. Con una unidad de mantenimiento de este tipo, es importante asegurarse de que la cuchilla para corte de alambre tenga la dureza adecuada; se recomienda una dureza entre 62 y 64 HRC (Hardness Rockwell C), que representa un borde de corte duro y alta resistencia al corte, además de que pertenece a la categoría de dureza de cuchillas de acero, y no se desgasta prematuramente. Al rociar, es importante no rociar demasiado anti adhesivo, que luego gotea en su camino hacia la pieza de trabajo, pero tampoco demasiado poco, de lo contrario no se logra ningún efecto y las salpicaduras de soldadura se adhieren con más fuerza. Las buenas estaciones de limpieza como unidades de mantenimiento rocían muy eficientemente y atrapan el líquido que gotea. En consecuencia esto se puede filtrar y reutilizar.

Frecuencia de los intervalos de limpieza

La frecuencia con la que un robot de soldadura debe detenerse en la estación de limpieza debe considerarse de forma individual. Si los intervalos de limpieza se programan demasiado cortos uno tras otro, la tobera de gas, la punta de contacto y el soporte de la punta de contacto permanecen limpios, pero esto también significa más desgaste en estas piezas y posiblemente tiempos de ciclo más largos. Si los intervalos de limpieza están demasiado separados, se acumularán más salpicaduras de soldadura y la limpieza será más difícil.

Cuando se utiliza un escariador en una unidad de mantenimiento, las salpicaduras de soldadura sueltas son empujadas hacia arriba por los movimientos del escariador, donde por supuesto no deben permanecer. Por este motivo, todas las antorchas de soldadura robóticas de ABICOR BINZEL tienen una manguera de soplado integrada. Durante el proceso de limpieza, se alimenta aire comprimido a través de los orificios de gas por medio de una válvula en la alimentación de alambre, por lo que las salpicaduras sueltas se expulsan hacia abajo. El rociado posterior con agente anti salpicaduras, después de cortar el alambre, reduce la adherencia de las salpicaduras y facilita el escariado posterior.

Consejos

• Las unidades de mantenimiento con escariador integrado, dispositivo de corte de alambre y unidad de inyección con protección anti salpicaduras prolongan la vida útil de las piezas de desgaste cerca del proceso.
• Utilizar únicamente escariadores adecuados para la geometría de la antorcha.
• Buscar estaciones de limpieza estables y de alta calidad.
• Ajustar la frecuencia de escariado y el tiempo de escariado individualmente.

Programación del robot

Para cualquier empresa, la mayor fuente de error en la programación de robots es el ser humano. Un requisito mínimo para este trabajo es tener habilidades de soldadura. Hay un dicho al respecto: "Se puede enseñar a programar a un soldador, pero no se puede enseñar a soldar a un programador". Aquí, como en todas partes, las excepciones confirman la regla.

Medidas de precaución durante la programación

Las posibles medidas de precaución durante la programación para evitar tiempos de inactividad y optimizar la vida útil de los robots de soldadura son:

• Al enseñar, programe la menor cantidad de movimientos posible.
• Evitar los movimientos bruscos en la medida de lo posible
• Mantener los movimientos de derrape y desvío al mínimo
• Respetar los límites de los movimientos de los ejes
• No provocar colisiones, por ejemplo, al conducir demasiado cerca de los dispositivos
• Programar las entradas y salidas con dispositivos externos como la estación de limpieza para los intervalos de control correctos, la duración del tiempo de escariado, etc.
• Ajustar adecuadamente el proceso y la fuente de alimentación para los movimientos del robot

Pero la programación no siempre es la única razón de una colisión, por ejemplo. Los componentes pueden estar defectuosos, un elemento de sujeción puede fallar o no haber cerrado correctamente y las piezas ya no están en su posición original. Estas son, sin embargo, causas relacionadas mecánicamente, pero pueden ocurrir. En estos casos, la protección de apagado asegura que el robot de soldadura se detenga.

Básicamente, aunque haya completado con éxito un curso de capacitación de dos semanas sobre programación para robots industriales, esto no significa que podrá programar absolutamente sin errores en el futuro. La programación de robots es un proceso que dura toda la vida. Siempre se aprende algo nuevo y, sobre todo, nunca se deja de aprender.

Humano y máquina – dos elementos que se llevan bien

Ya no podemos cerrar los ojos a la automatización. El ser humano y la máquina se acercarán aún más en la soldadura automatizada en el futuro. Hay otras industrias en las que es más "humano versus máquina", en otras palabras, los humanos se necesitan cada vez menos. El manejo de una máquina automática que apoye a los trabajadores humanos en sus actividades, los releve y así disponga de tiempo para otras tareas de soldadura, es un aspecto esencial a ser aceptado por el usuario.

Necesitamos abrir las puertas a la soldadura automatizada. Entonces seremos más eficientes en la producción, seguiremos siendo competitivos y podremos utilizar la mano de obra y el conocimiento de los empleados de una manera más específica.

Aquí encontrará soluciones de automatización orientadas al futuro para:

• cobots
• tractores de soldadura
• soldadura orbital
• soldadura tubular colaborativa

¡Vale la pena visitar el sitio www.binzel-abicor.com/MX/spa/ o también el Canal de YouTube de ABICOR BINZEL!

¿Preguntas sobre la programación de su robot o sobre la aplicación? El equipo de programadores e ingenieros de aplicaciones de ABICOR BINZEL estará encantado de ayudarle. Contáctenos y encuentre la solución adecuada para usted con nuestros expertos en automatización, así como la recomendación para su inicio en la soldadura automatizada.

¡Feliz soldadura!