Mejores prácticas para el diseño de celdas de soldadura

La implementación de un diseño de celda de soldadura robótica eficaz requiere una planificación cuidadosa y atención al detalle.

Hoy en día, incluso los talleres de soldadura más pequeños están dando el salto a la robótica, e incluso los OEM más grandes y altamente automatizados probablemente tengan celdas de soldadura semiautomáticas para reparaciones o para soldar piezas que no se prestan a la automatización. En la fabricación de automóviles, estas celdas manuales pueden estar a medio camino de la línea para soldar marcos o al final para retrabajos menores. Si se dedica a la fabricación de equipos pesados, puede automatizar la soldadura de múltiples pasadas en piezas gruesas y reservar la soldadura semiautomática para unir las piezas o agregar componentes especializados.

No importa su industria o su nivel de automatización de soldadura, un diseño efectivo de la celda de soldadura puede ayudar. El trabajo debe fluir de manera ordenada. Los cables de alimentación, puesta a tierra y alimentación de cables deben gestionarse adecuadamente. Y, por supuesto, es necesario garantizar que los soldadores puedan trabajar de forma segura, constante y con buena ergonomía. El diseño adecuado respalda una alta productividad y calidad, además de ahorros de costos.

Ya sea robótica o semiautomática, una celda de soldadura bien diseñada hace un uso eficiente del espacio disponible, donde cada componente (la fuente de energía, la pistola de soldar, la mesa de soldadura, los cables) garantiza que las piezas se puedan producir con pocas interrupciones. Agilizar el flujo de trabajo es un buen primer paso. Esto implica configurar el equipo de manera que ayude a los operadores a evitar manipular piezas varias veces. La doble manipulación de piezas añade segundos sin valor añadido al tiempo total del ciclo de fabricación y reduce la capacidad de envío de piezas terminadas. Piense con una mentalidad de línea de montaje.

Mire más allá de la celda de soldadura y vea cómo se entregan las piezas. Por ejemplo, cuando una operación requiere que las piezas reciban soldaduras por puntos semiautomáticas antes de la soldadura robótica, el trabajo debe fluir a un ritmo constante para evitar que el robot de soldadura quede inactivo. Para garantizar un suministro constante de piezas y evitar cuellos de botella, la célula debe tener un único punto de entrada. Para un flujo de trabajo óptimo, las piezas deben salir de la celda de soldadura en la misma dirección.

Minimice la distancia que debe recorrer una pieza manteniendo los puntos de ensamblaje cerca unos de otros. Las celdas de soldadura que contribuyen a la finalización de un único conjunto de soldadura deben estar en la misma área de la instalación. Esta proximidad no solo reduce el tiempo necesario para mover una pieza, sino que también reduce la cantidad de pasos que los operadores deben dar. El movimiento excesivo en una celda de soldadura se considera trabajo sin valor agregado.

Si nota cuellos de botella u operadores o robots de soldadura parados, u operadores caminando demasiado entre las celdas de soldadura, podría considerar realizar una auditoría. Cualquier operación inactiva resulta en una falta de capitalización de la inversión de ese proceso. Una auditoría puede ayudarle a identificar las causas detrás de estos problemas e implementar soluciones. El objetivo es equilibrar las operaciones para que cada aspecto contribuya a un trabajo con valor añadido y una alta productividad.

La ergonomía de la soldadura es el centro del diseño de una celda de soldadura semiautomática. Un operador de soldadura más cómodo y saludable es más productivo. Configurar la celda de soldadura de manera que minimice la necesidad de alcanzar repetidamente o moverse con dificultad puede reducir el riesgo de trastornos musculoesqueléticos relacionados con el trabajo.

Trate de colocar el banco de trabajo o la pieza de trabajo entre la cintura y los hombros del operador de soldadura, ya que esto promueve una postura neutral que reduce la tensión en el cuerpo. Al soldar componentes grandes, utilice posicionadores o mesas de soldadura que muevan o giren la pieza a la altura y el ángulo correctos.

Lo mismo ocurre cuando se proporciona a los operadores una pistola MIG que se adapta a sus necesidades, ya sea con mango curvo o recto. Los gatillos de bloqueo ayudan a mejorar la comodidad, al igual que las alfombrillas de goma para pararse.

Ubicar estratégicamente la fuente de energía y el alimentador de alambre puede hacer que la celda sea más eficiente. Mantenga los dos equipos lo más cerca posible para que el operador pueda acceder fácilmente a ellos. La proximidad permite utilizar cables de alimentación más cortos para una alimentación más suave y también reduce las caídas de resistencia eléctrica para que los parámetros de soldadura sigan siendo más consistentes.

Coloque el banco de trabajo o la pieza de trabajo entre la cintura y los hombros del operador de soldadura, ya que esta es una postura neutral que reduce la tensión en el cuerpo.

Mantenga las conexiones del cable a tierra al mínimo. Algunas empresas unen cables de soldadura entre celdas de soldadura para la misma fuente de energía. Sin embargo, esta práctica es ineficaz y puede generar problemas. Las uniones múltiples pueden desgastarse fácilmente, lo que provoca resistencia eléctrica y mala calidad de la soldadura con el tiempo. La resistencia eléctrica también puede acortar la vida útil de los consumibles, lo que genera arcos erráticos y quemaduras en retroceso, lo que genera más tiempo de inactividad para los cambios de puntas de contacto.

La implementación de un diseño de celda de soldadura robótica eficaz requiere una planificación cuidadosa y atención al detalle. Uno de los mejores enfoques es probar el diseño mediante modelado virtual o simulación 3D. Estos programas de software pueden simular la configuración de la pistola de soldar (longitud del cuello, boquilla y montaje (sólido versus embrague)) para garantizar que funcionará correctamente dentro del entorno de trabajo. También consideran la secuencia de soldadura, el movimiento del brazo robótico, los accesorios y las piezas que se van a soldar para que pueda estar seguro de que todo funcionará según lo planeado.

Tómese el tiempo para simular el diseño y el proceso de la celda de soldadura antes de la integración del equipo para evitar problemas una vez que el robot de soldadura esté en servicio. Las simulaciones ayudan a prevenir el tiempo de inactividad durante la producción en masa para la resolución de problemas y los posibles gastos de renovación de herramientas o reemplazo de componentes.

También pueden modelar otro factor clave: el alcance del robot de soldadura. Asegúrese de hacer coincidir el tamaño de la pieza con el alcance del robot. El robot debe poder alcanzar todas las uniones soldadas de la pieza; de lo contrario, es posible que necesite varios robots para la aplicación. Un solo robot de soldadura pequeño no es suficiente para soldar una pieza grande. Si tiene una soldadura en el borde del alcance, es posible que no pueda lograr el ángulo óptimo de la pistola de soldar para crear soldaduras de calidad. Esto puede agregar costos de retrabajo y probablemente necesitará reemplazar cables de alimentación estirados que fallan prematuramente.

En cuanto a las herramientas, es posible que se sienta tentado a comprar opciones menos costosas, aunque es posible que dichas herramientas no tengan las características que necesita, como la cantidad adecuada de abrazaderas o pasadores de ubicación. Esto puede provocar un ajuste o ubicación inconsistente de las piezas que requiera múltiples pasadas para llenar la junta soldada, lo que aumenta el tiempo del ciclo. Es posible que experimente más tiempo de inactividad al reprogramar el robot de soldadura para acomodar los espacios, o puede que termine necesitando invertir en sensores táctiles para localizar la unión. Peor aún, es posible que necesite actualizar sus herramientas después de la fase de diseño inicial, un paso costoso.

Considere también los posicionadores. Su tamaño y capacidad de peso deben tener en cuenta tanto el peso de la pieza como el de la herramienta. Diseñar la celda robótica para la pieza más pesada a soldar.

El lugar donde coloque la fuente de alimentación y el alimentador de alambre es importante, ya que ambos afectan la gestión del cable de alimentación y la conexión a tierra. Si el espacio es escaso, es posible que desee colocar la fuente de energía de soldadura encima de la celda del robot en un entresuelo. De esta manera, puede pasar el cable de alimentación y los cables de tierra a través de canales en la pared posterior de la celda directamente hasta el robot de soldadura y herramientas.

Estos cables son estacionarios, excepto los del robot, así que asegúrese de tener en cuenta los movimientos de aire del robot para minimizar el desgaste de los cables. Colocar un bloque de alimentación de unión en la base del robot y pasar un cable de alimentación de alta flexibilidad desde esa base hasta el alimentador de alambre puede ayudar a ahorrar tiempo en reparaciones y ahorrar dinero. Si el cable de alta flexibilidad se desgasta, simplemente reemplace esa pieza más corta en lugar de todo el cable. El mismo método funciona para los cables de conexión a tierra.

Finalmente, determine la mejor ubicación para la estación de limpieza de boquillas o el escariador. Este periférico limpia la boquilla de salpicaduras durante las pausas rutinarias en la soldadura. Ayuda a prolongar la vida útil de los consumibles y reduce el tiempo de inactividad para el cambio.

El escariador debe estar lo suficientemente cerca para que la pistola de soldadura robótica se enganche completamente durante el ciclo de escariado. Si está operando dos robots juntos, puede programarlos para que utilicen el mismo escariador. Evite montar el escariador en cualquier lugar que no sea una superficie plana, ya que colocarlo en ángulo puede provocar que el antisalpicaduras se filtre sobre el equipo o los accesorios.

Evite interrumpir el ciclo de soldadura limpiando la boquilla durante el tiempo de inactividad del robot. Por ejemplo, considere limpiar las boquillas mientras las piezas se transfieren dentro y fuera del dispositivo o mientras los componentes se cargan en una celda de soldadura.

Si experimenta cuellos de botella o no cumple con sus objetivos de productividad o calidad, eche un vistazo al diseño de la celda de soldadura. En una configuración semiautomática, nunca pase por alto la comodidad y seguridad del soldador. En una celda robótica, mover cables eléctricos, fuentes de energía, alimentadores de alambre o cualquier otra cosa puede cambiar la cantidad que esa celda puede producir durante un turno.

Las pequeñas cosas importan, y perder un solo detalle puede convertirse en problemas mayores en el futuro. Los pequeños cambios pueden tener un gran impacto en la eficiencia que puede lograr.