La soldadura robotizada realmente ha tomado las riendas de las empresas manufactureras.
Para 2016 habían más de 250.000 robots de soldadura alrededor del mundo. Los países que más usan soldadura robotizada son Japón, China y Estados Unidos de América, en ese orden.
Pero para comenzar con este tópico, definamos qué es soldadura robotizada.
Qué es la soldadura robotizada
Podemos decir que la soldadura robotizada es el uso de herramientas mecánicas capaces de ser programadas (robots) para realizar procesos de soldadura de manera automatizada.
Estos procesos deben incluir tanto soldar las piezas como moverlas.
Por medio de un ejemplo, veamos cuán extensa es la soldadura robotizada. De los aproximadamente 120.000 robots que habían en Estados Unidos para 2005, la mitad se usaban para procesos de soldadura.
Diez años más tarde, la tendencia es similar. Esto deja claro que la soldadura es, por mucho, la aplicación más usada por la robótica.
Cuándo la soldadura es robotizada
Cuando un operario humano participa directamente en el proceso de soldadura, como a veces ocurre con el GMAW, no podemos decir que sea netamente soldadura robotizada.
Si un operario humano participa en una operación con un robot, bajo condiciones de seguridad establecidas y controladas, estamos en presencia de un Sistema Colaborativo. A estos sistemas se les llama Robots Colaboradores.
Ahora bien, la soldadura por puntos y la soldadura por arco a gran escala que se hace en la fabricación de automóviles si es soldadura robotizada.
Quienes usan soldadura robotizada
Los robots de soldadura han sido utilizados principalmente por grandes empresas de manufactura, siendo la automotriz la principal.
En segundo lugar podemos incluir a empresas de tamaño grande a mediano que fabrican productos o repuestos, de nuevo, para la empresa automotríz.
Las empresas medianas a pequeñas raramente o nunca habían usado robots de soldadura en sus procesos.
Es evidente que los costos que solían tener establecer robots de soldadura en la empresa tenían mucho peso.
Sin embargo, la tendencia está cambiando. Como siempre ocurre, la tecnología baja de precio conforme se establece en el mercado.
Además, se han creado sistemas de robots de soldadura más diversos, incluso portátiles, que satisfacen necesidades más particulares.
Hoy en día tanto las medianas como las pequeñas industrias pueden usar robots de soldadura con solo una pequeña inversión.
El origen de la robótica en la soldadura
En Estados Unidos comenzaron a hacer robots en los años 60 del siglo XX. Sin embargo, su aplicación a la soldadura comenzó unos 20 años más tarde.
En ese momento la industria automovilística comenzaba a usar la soldadura por puntos para fabricar los vehículos, para lo cual empleó a los robots.
Al principio el uso de la soldadura robotizada fue muy básico, pero dada su efectividad, pronto comenzó a aplicarse para más procesos.
Hoy en dia, tan sólo la soldadura robotizada al arco ocupa el 20% de las aplicaciones industriales de soldadura automatizada.
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Procesos que pueden hacerse con la soldadura robotizada
Con la soldadura robotizada actualmente puede hacerse soldadura por arco en GMAW, GTAW y Plasma, soldadura por puntos, soldadura por roldana y soldadura láser.
El hecho de que pueda usarse soldadura robotizada para más procesos o en diferentes circunstancias motivará a más empresas a obtener algunos robots de soldadura.
Esta medida solo servirá para aumentar la velocidad o la calidad con la que producen.
La escasez de operarios
También es cierto que cada vez será más difícil conseguir operarios que estén apropiadamente capacitados para trabajos profesionales de soldadura.
La AWS (Sociedad Americana de Soldadura, por sus siglas en inglés) ha calculado que para 2020 habrá una escasez de 290.000 soldadores profesionales en Estados Unidos.
En otros países pueden esperarse escenarios parecidos.
Por otro lado, la salud y seguridad de los operarios es algo que también debe tomarse en cuenta.
Al soldar se emiten gases que son nocivos para la salud. Este asunto se explicará más adelante en este artículo.
La eficacia y la eficiencia también son factores clave por lo cual una empresa pueda necesitar soldadura robotizada.
De hecho, son indispensables para producir productos de alta calidad y mejorar el precio al público.
Dados estos criterios, cada vez más empresas deben considerar incluir soldadura robotizada en sus procesos de manufactura.
Cuándo son necesarios los robots de soldadura
Una empresa debería contemplar la posibilidad de incluir robots de soldadura en sus procesos, si uno o más de los siguientes puntos identifican a su operación:
- Necesitan aumentar la producción
- Necesitan reducir costos de operación
- Hay puestos de trabajo para los que no consiguen personal
- Necesitan mejorar la calidad
- Necesitan completar los trabajos de manera consistente
- Algunos trabajos son muy difíciles de hacer manualmente
- Algunos trabajos son o pueden ser peligrosos o contaminantes para los operarios
Con respecto a estos puntos, reducir los costos de operación es algo constante en todas las empresas, no importa donde estén.
Así que a todas les convendría usar robots de soldadura para mejorar sus costos en el mediano y largo plazo.
Equipos para la soldadura robotizada
Cuando se piensa en los equipos necesarios para la soldadura robotizada, inmediatamente llega a la mente de los responsables en las empresas que son máquinas muy costosas.
Aunque hoy en día aún algunas son costosas, tal como ha ocurrido con las computadores y dispositivos personales, con el paso del tiempo las tecnologías han bajado de precio.
Esto ha hecho posible que empresas de menor tamaño hayan podido obtener equipos de soldadura robotizada y estén beneficiándose de haber reducido sus costos.
Esta tendencia, conocida como la “Ley de Moore” continuará. Es de esperarse que los fabricantes produzcan nuevos modelos más especializados y a menor precio.
Otra idea común es que son equipos muy especializados y que será muy difícil o impagable tener personal capacitado para manejarlo.
Pero en realidad los robots de soldadura no suelen ser tan complejos. El entrenamiento requerido para la operación de un robot se divide en 2 partes.
Una parte del entrenamiento es para el operario que carga y descarga el material a ser soldado. Solo unos minutos de entrenamiento pueden ser necesarios.
La otra parte es el entrenamiento del programador del robot. Éste tardará entre unas horas o unos cuantos días dependiendo de su experiencia en soldadura y si usará o no software de programación virtual.
Lo ideal es que la persona a cargo tenga conocimiento de procesos de soldadura, para poder evaluar que el trabajo ha quedado bien.
También es ideal que conozca o tenga nociones de cómo ejecutar un programa. De manera que el pensamiento lógico es ideal para este tipo de trabajos.
La mayoría de los sistemas de soldadura robotizada tienen varios aspectos en común, sin importar la aplicación para la cual vayan a usarse.
Así que alguien que ha sido entrenado para programar un robot de soldadura, podrá en poco tiempo también manejar otro diferente.
Partes de un robot de soldadura
Básicamente un robot de soldadura se compone de 3 partes principales y algunas otras partes secundarias.
La parte principal es un manipulador o “brazo”.
Esta es la parte de la máquina que repite movimientos con alta precisión en sus respectivos 6 a 7 ejes para llevar a la antorcha a una posición para ejecutar la soldadura.
El segundo componente es el controlador. Éste coordina los movimientos de los ejes del brazo y es la computadora central del sistema.
Algunos tienen capacidades incluidas de PLC para poder coordinar muchas tareas alternas al movimiento del robot.
El operario envía instrucciones al controlador a través de un programa que crea en el panel de mando/enseñanza (también conocido como Teach Pendant).
El tercer componente básico es la fuente de soldadura. Ésta recibe una configuración desde el controlador para cada cordón de soldadura que realiza el manipulador o “brazo”.
Algunas de las otras partes comunes en los robots de soldadura son:
- Sensores
- Cables
- Dispositivos de comunicación
- Interfaces
- Limpiadores de boquillas con cortadores de alambre
- Sistemas de posicionamiento como rotadores de eje horizontal o de dos ejes horizontal/vertical
Estos posicionadores permiten ajustar la pieza en la mejor posición de soldadura posible.
Los posicionadores pueden convertirse en medianas o grande estructuras que ayudan a mejorar la productividad del robot y los operarios para la carga y descarga de materiales a soldar.
Elige el mejor robot de soldadura
Aunque hay varias marcas que producen robots de soldadura, hemos comprobado que los OTC Daihen tienen la mejor relación precio-valor.
Las empresas que los han implementado se han beneficiado de la integración total en un solo lenguaje nativo de todos sus componentes (Manipulador, Control, Fuente de Soldar y Posicionadores).
Esto ha permitido la más fácil programación del robot en procesos de soldadura por arco del mercado.
Nosotros hemos instalado exitosamente a diferentes clientes en países de Sur América varios de los modelos de robots de soldadura de la marca OTC Daihen de Arco.
En el video puede verse este uno de estos robots en acción.
Por supuesto, cada planta tiene sus propias necesidades y, con base a eso hacemos la recomendación de cuál robot de soldadura sería el apropiado.
En todo caso, le invitamos a contactarnos para recibir asesoría.
El lado humano de la automatización
Es casi imposible, cuando se trata de automatización en la empresa, que los operarios no sientan temor por sus trabajos.
Es común que algunos sientan desprecio, e incluso intenten sabotear la implementación de soldadura robotizada en la empresa, para evitar ser perder sus empleos.
Sin embargo, la gran mayoría de las empresas que implementan la soldadura automatizada en sus procesos no lo hacen para despedir personal, sino para ampliar su producción.
Con frecuencia el personal es trasladado a otras áreas donde puedan ser usadas sus capacidades.
De hecho, la automatización genera nuevos empleos, pues en cada lugar donde haya un robot de soldadura hará falta alguien que lo programe y controle.
Pero este factor no es evidente para la mayoría de los operarios. Por eso tienen una perspectiva negativa.
A las empresas que van a dar el paso a la automatización, les recomendados brindar información a su personal.
Para muchos es importante saber que una máquina no les va a quitar el trabajo.
Quizás pueda aprovecharse la oportunidad para promover la productividad entre el personal de planta.
Usemos las nuevas tecnologías
La automatización es el presente y el futuro
Acerca de la salud de los operarios
Está claro que al aumentar la productividad mediante los robots de soldadura también se aumentará la cantidad de gases emitidos durante la operación.
Puede evitarse que este aumento en la contaminación afecte la salud de los empleados mediante colocar sistemas de extracción de humos cerca de las celdas de los robots de soldadura.
Por supuesto, la empresa que provea los equipos de soldadura robotizada debe estar en la capacidad de ayudarle a planificar estos asuntos.
Cuando nosotros instalamos soldadura automatizada en alguna planta, previamente la visitamos para conocer su situación actual y lo que desean lograr.
Esto nos permite diseñar una solución a la medida que satisfaga sus necesidades.
El dispositivo de sujeción (JIG)
En la mayoría de las aplicaciones de soldadura robotizada, el dispositivo de sujeción es considerado el componente más importante para una implementación exitosa.
Este equipo auxiliar recibe del operador las piezas a ser soldadas y las ajusta con alta precisión para asegurar una posición en las tres coordenadas de forma consistente.
De esta manera el robot de soldadura podrá hacer con precisión el cordón de soldadura siempre en el mismo inicio y final, soldadura tras soldadura.
Las características de las partes a ser colocadas en el dispositivo de sujeción (JIG) deben ser siempre iguales.
La largura, altura, espesores, ángulos, arcos, dobleces y demás geometrías deben ser siempre consistentes para asegurar que el JIG posicione ese conjunto de partes a soldar correctamente.
Para desarrollar con éxito el dispositivo de sujeción (JIG) las empresas tienen 2 opciones: Si tienen un departamento de ingeniería, éstos pueden diseñar la forma y mecanismo de este componente.
En caso contrario, el proveedor del robot de soldadura, como nuestra empresa, puede prestar el servicio de diseño y fabricación de JIGS, de acuerdo a la aplicación del cliente.
Cómo implementar la soldadura robotizada en su empresa
Implementar procesos de soldadura automatizada en la empresa no es una actividad que se haga en un día.
Por el contrario, incluso en plantas donde la soldadura es parte integral de los procesos de producción, este cambio a la automatización puede tomar hasta un año.
La clave para implementar la soldadura robotizada con éxito en la empresa es mantenerla lo más simple posible y que esta abarque todos o la mayor parte de los procesos repetitivos de la operación.
Para explicarlo mejor: Supongamos que una línea de producción está dividida en 4 secciones, de las cuales 1 es muy complicada y requiere soldadura personalizada mientras que las otras 3 son procesos constantes y sin cambios.
La sección que puede variar, debido a la soldadura que debe ser personalizada puede ser hecha por un operario.
Las otras 3 secciones, compuestas por procesos repetitivos, pueden ser perfectamente completadas por un robot de soldadura.
La soldadura que realiza el robot se indica a través de un programa. Para mejorar la eficiencia del robot, lo ideal es que ejecute el mismo programa por un largo periodo de tiempo, en lugar de cambiar el programa constantemente.
Algunas empresas prefieren, incluso, que un robot de soldadura realice un solo programa y obtienen otro que realiza otra operación. Así nunca los detienen.
Otro asunto a tomar en cuenta es la cantidad de movimientos que debe hacer el robot y el calor que la soldadura produce en la pieza.
El operador del robot de soldadura
La persona ideal para manejar el robot debe ser alguien que conozca de soldadura y que tenga conocimientos de cómo programar cualquier máquina tipo CNC.
Aunque no se programe en código G, la experiencia le da la noción de la lógica de programación paso a paso de las operaciones de soldadura.
El que sea o haya sido un operario de soldadura es importante a la hora de ver problemas que se hayan causado en las piezas soldadas por el robot.
Si no tiene idea de soldadura, no sabrá cuál puede ser el problema.
Un soldador experto, por su parte, al ver un resultado erróneo de una pieza soldada, puede determinar cuál de los muchos factores puede estar afectando al robot.
Sin embargo, el soldador experto también puede tener la tendencia a querer hacer la soldadura siempre manual y no usar una máquina que reemplace su trabajo.
Esto convierte en un reto para la empresa encontrar a la persona idónea para hacer esta labor.
Tener nociones de cómo se puede programar un aparato para que realice una acción es por supuesto muy útil también.
Sin embargo, la mayoría de las veces este entrenamiento particular lo imparte la empresa que asesora y vende los equipos de soldadura robotizada.
Uno de los rasgos más importantes que debe tener la persona seleccionada es la capacidad de permanecer concentrada, ver detalles y reconocer patrones.
Por ejemplo, si una de las piezas no quedó bien soldada, aunque sea un pequeño detalle, podría ser porque no quedó bien colocada en la posición en que debía ir.
Pero si la próxima también queda mal, puede que se trate de algo más.
En casos como estos es mejor detener momentáneamente la operación y corregir el error.
Por último, el operario designado también debe ser capaz de llevar a cabo un programa de mantenimiento preventivo para el robot de soldadura.
Esto ayudará a prevenir detenciones y gastos mayores por reparaciones imprevistas.
La soldadura robotizada tiene muchas ventajas
Si es bien implementada, la soldadura robotizada puede aumentar exponencialmente la capacidad productiva de cualquier empresa.
Esto podría significar una mayor cantidad de productos a la venta, con posiblemente la misma cantidad de personal.
Aunque no hay un estándar, el retorno de la inversión por un robot de soldadura suele ser de 12 a 15 meses.
Pero la vida útil de estos equipos de soldadura robotizada es mucho mayor. Con esto se podría aumentar los ingresos de la empresa o bajar los precios de los productos.
Así que, en general, la soldadura robotizada lleva a las empresas a ser más competitivas, abarcar más mercados y mejorar sus ingresos. Más que suficientes razones para implementarla en su empresa.
Queremos y podemos ayudarle a definir cuales son los equipos de soldadura robotizada que necesita para su operación. Contáctenos en cualquier momento para recibir más información.
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Esta entrada tiene 6 comentarios
Buenas tardes, ustedes tienen representantes en Santiago de Chile y si lo tienen cual seria el soporte que brindan
Buenos días estamos interesados en los robots de soldadura para nuestra plata de producción
Hola…
¿Disponen de algún programa de aprendizaje de programación?
Gracias.
Hola Ignacio,
Gracias por tu mensaje. No tenemos un programa de aprendizaje pero cuando instalamos sistemas robotizados en alguno de nuestros clientes, le enseñamos como usarlos. Muchas veces los sistemas robotizados son muy particulares y por eso deben aprenderse por separado. Nunca dejamos solos a nuestros clientes.
Buen día. Estamos interesados en implementación de soldadura robotizada en nuestros procesos.
Hola Freddy. Con gusto podemos ayudarle con soldadura robotizada. Uno de nuestros expertos le contactará pronto.