Welding Journal en Español

La soldadura por puntos de resistencia (RSW), un proceso rentable que produce soldaduras sólidas para un rendimiento a largo plazo, sigue siendo un método de unión superior para una variedad de piezas estructurales. La RSW fue una de las primeras aplicaciones aprovechadas por la robótica y los avances en hardware y software de robots la han mejorado. Con sus diseños de brazo robustos e interfaces digitales intuitivas, la RSW cuenta con un amplio respaldo y continúa siendo un método de referencia para la fabricación de chapa delgada. El proceso de soldadura robótica presenta una variedad de innovaciones, como inversores de frecuencia media (1000 a 2000 Hz) para soldadura de corriente directa que reducen el tamaño y el peso del transformador para mejorar el diseño de la pistola de soldadura por puntos y servomotores que accionan las pistolas por puntos para mejorar la eficiencia energética y la precisión en comparación con las pistolas neumáticas.

Adquirir ganancias de productividad

La tecnología de la RSW es especialmente beneficiosa para los avances automotrices, como la fabricación de vehículos eléctricos, ya que fomenta la utilización eficiente del espacio, tiempos de ciclo rápidos y piezas de alta calidad. Para lograr estos resultados, los espacios de trabajo se están integrando con robots flexibles de alto rendimiento en configuraciones óptimas que están diseñadas para aprovechar pistolas por puntos servocontroladas, controles de soldadura y otros periféricos de alta capacidad. Dicho esto, ¿qué se está implementando específicamente para impulsar este cambio?

Robots de alto rendimiento

Las velocidades rápidas de los ejes del robot y las capacidades de aceleración son clave para reducir el tiempo de corte de aire y lograr tiempos de ciclo más rápidos. Los avances en el diseño de robots incluyen la construcción de brazos huecos y arneses de puntos integrados que reducen la interferencia de los cables para un mejor rango de movimiento y utilización del espacio en el piso. Además, las pistolas livianas permiten utilizar robots con carga útil más liviana (80 a 120 kg [176 a 265 libras]) con velocidades más rápidas y espacios más pequeños. Por lo general, los robots con carga útil más pesada (150–200+ kg [331–441+ libras]) tienen alcances más largos, y el servocontrol les permite acelerar más rápido con pistolas que pueden tener cargas útiles inferiores a las nominales. Ya sea que lleven una pistola por puntos a una pieza o muevan piezas a una máquina RSW estacionaria, los robots pueden sincronizar las pistolas por puntos servocontroladas con los procesos de soldadura. Asimismo, se pueden utilizar robots portadores de piezas para combinar procesos como la soldadura por arco o por proyección.

Pistolas de soldadura por puntos

Para lograr mayores fuerzas para la RSW, se ha vuelto popular el uso de actuadores que combinan los elementos del motor y del tornillo de bolas en una sola unidad. Los fabricantes de armas pueden incluir un actuador o un servomotor acoplado a una caja de engranajes junto con otros elementos de diseño de pistolas para satisfacer la aplicación del cliente. Los brazos de aluminio y otros avances están ayudando al diseño de pistolas más ligeras con perfiles más pequeños y mayores fuerzas de sujeción.

Funciones de la servo pistola

Al permitir un control de movimiento preciso a través de codificadores que monitorean la posición del eje, los servomotores se pueden controlar para aplicar un par específico de manera constante, lo que los convierte en una opción ideal para pistolas de soldadura por puntos y permite el control del robot. Las funciones clave controladas desde el control remoto del robot incluyen las siguientes:

Funciones relacionadas con la posición

Ecualización de la pistola: esta función utiliza el control de posición para mover el brazo del robot mientras se aplica presión en la pistola y puede compensar la flexión del brazo de la pistola y las fuerzas inducidas, lo que reduce la posibilidad de dañar las piezas.

Compensación del desgaste de la punta: Al utilizar un codificador para medir el desgaste de la punta cuando la pistola está cerrada, esta función compensa automáticamente la posición de las puntas de la pistola para una mayor consistencia de la soldadura, ya que incluso un cambio marginal en la distancia de recorrido puede afectar la calidad de la soldadura. Las puntas desgastadas se renuevan o se retocan para eliminar la formación de hongos en la punta y garantizar la consistencia de la soldadura, o se pueden reemplazar según la información existente sobre el desgaste de la punta.

Detección del espesor de la pieza de trabajo: esta característica es ideal para evitar errores debido a piezas faltantes y permite medir la apertura de la pistola durante la sujeción para confirmar que la acumulación de material está dentro de la tolerancia.

Funciones relacionadas con el par de torsión

Presión de sujeción controlada: la calibración de la fuerza de sujeción del electrodo frente al par del servomotor permite a los usuarios especificar la fuerza de sujeción deseada y el robot funcionará hasta el par requerido. Los controles del robot permiten diferentes perfiles de sujeción con variaciones de presión y tiempo.

Secuenciación de soldadura con presión: el robot iniciará el control de soldadura para iniciar el proceso cuando los electrodos estén bajo presión de sujeción. Esto puede eliminar el tiempo de compresión asociado con las pistolas neumáticas.

Función de compensación de presión: esta función permite que un valor externo cambie la presión de la pistola de soldadura por puntos, donde un control con provisiones para generar la fuerza del electrodo puede establecer o cambiar la fuerza durante el ciclo de soldadura. Este proceso, cada vez más utilizado para la soldadura por puntos de aluminio se conoce como forjado forzado y ayuda a prevenir grietas en la pepita de soldadura.

Función de búsqueda de pieza de trabajo: esta función simplifica la programación, especialmente cuando la pieza o la herramienta pueden obstruir la línea de visión, y permite que la pistola se acerque a las piezas de trabajo hasta que detecta el contacto según la retroalimentación del par de torsión. También se puede activar durante la operación automática para buscar ubicaciones de soldadura que pueden variar debido a la fluctuación en los lotes de piezas.

Otras funciones útiles

Se pueden proporcionar funciones útiles adicionales con el robot controlando el servomotor en el eje de la pistola:

Gráficos de parámetros: con la ayuda de una función de osciloscopio en el robot, esta función permite monitorear la velocidad y el par del motor de la pistola, así como la secuenciación del temporizador puntual, para controlar el proceso y solucionar problemas.

Rectificador de puntas accionados por servo: Los rectificadores de puntas son un periférico que ayuda a recuperar las puntas desgastadas. Recortan una pequeña capa de la tapa de cobre utilizando un motor neumático o eléctrico para accionar el cortador. Un servomotor proporciona un nivel adicional de control de torsión y velocidad que se puede utilizar para realizar cortes más pesados, programar límites para evitar dañar los electrodos y cambiar la presión y la velocidad para generar un pulido que alise la superficie.

Controles de soldadura de interfaz digital

Al ofrecer una funcionalidad rica en funciones para una programación optimizada, los controles de soldadura con interfaces digitales ayudan a los fabricantes a simplificar las conexiones a través de cables Ethernet de un solo cable. Los controles pueden programar y monitorear información con más de 255 programas de soldadura compatibles para cada control. De manera similar, se pueden conectar en red múltiples controles de soldadura con múltiples controladores de robot o múltiples pistolas que funcionan desde un único controlador de robot. Algunas de las funciones más avanzadas de los controles de soldadura incluyen las siguientes:

Retroalimentación adaptativa: el control de soldadura genera una forma de onda de alto voltaje en el lado primario del transformador para obtener la corriente deseada en el lado secundario de la pistola. Un temporizador con esta característica utiliza cables sensores en los electrodos para monitorear la salida y realizar ajustes para garantizar la salida de corriente adecuada del transformador.

Software de programación: : El temporizador puntual tendrá algún tipo de interfaz de software para permitir programar los horarios con comandos de soldadura. Algunos pueden tener un protocolo abierto que permite realizar la programación desde el control remoto del robot, eliminando la necesidad de conectar una PC.

Monitoreo de datos: El control de soldadura supervisa el proceso de soldadura y puede registrar los resultados de cada soldadura para resolución de problemas o con fines de calidad. Esto puede incluir la fuerza del electrodo con la adición de un transductor en la pistola.

Lograr operaciones ricas en funciones

Ya sea que la industria sea agrícola, automotriz, de construcción o cualquier otra, estos métodos y tecnologías pueden trabajar juntos para mejorar las capacidades de las tareas para el cambio operativo. Las personas encargadas de tomar decisiones que buscan mayor confiabilidad y precisión para la eficiencia operativa y la calidad de la soldadura deben comunicarse con un proveedor o integrador de robots experimentado para obtener más información.

CHRIS ANDERSON (chris.anderson@motoman.com) es ingeniero jefe asociado en Yaskawa America Inc., División de Robótica Motoman, Miamisburg, Ohio.