Posicionadores de soldadura robotizados: Una alternativa en la soldadura tradicional

Este robot de manipulación de materiales no solo mueve la pieza soldada grande hacia la celda, sino que también posiciona la pieza para que los dos robots de soldadura completen sus soldaduras. Fotos cortesía de Acieta.

Los posicionadores de soldadura son omnipresentes en operaciones de fabricación de metales de alta resistencia. Son increíblemente útiles para maniobrar grandes piezas soldadas en su posición para facilitar la vida de los soldadores.

Mientras tanto, los robots de soldadura se están volviendo cada vez más comunes, incluso en talleres pequeños. Los costos han bajado en los últimos años y son más fáciles de programar. Dado que muchas empresas de fabricación de metales no pueden encontrar soldadores interesados ​​en trabajar para ellas, también están buscando células de soldadura robóticas para aliviar los cuellos de botella en el departamento de soldadura.

Incluso con el avance hacia los robots en el departamento de soldadura, los posicionadores siguen siendo parte de la mezcla. Los posicionadores de soldadura cumplen la misma función y son más exigentes, ya que los robots de soldadura no necesitan ir al baño ni al almuerzo.

Con más robots en los talleres de fabricación de metales, era sólo cuestión de tiempo antes de que alguien hiciera una simple pregunta: ¿Qué pasaría si un robot de manipulación de materiales reemplazara el posicionador de soldadura en la celda de soldadura?

Acieta, un integrador de sistemas robóticos, ha estado analizando este tipo de configuración de celda de soldadura automatizada en la reunión anual de la Asociación de Fabricantes y Fabricantes durante los últimos años. A medida que los fabricantes han buscado más eficiencia en sus operaciones de soldadura, se han mostrado mucho más receptivos a nuevos enfoques de automatización. El FABRICADOR habló con Pete Rogers, vicepresidente de operaciones de Acieta's Council Bluff, Iowa, sobre esta tendencia y el uso de robots de manipulación de materiales como posicionadores de piezas soldadas.

El FABRICADOR:¿Tiene Acieta algún cliente de fabricación de metales que actualmente utilice robots de manipulación de materiales como posicionadores?

Pete Rogers: Yo diría que tenemos un puñado de clientes en este momento que lo están haciendo. Cada vez es más aceptado. Para ser honesto, la escasez de mano de obra está impulsando gran parte de esto. Esto es mucho más parte del debate hoy que hace cinco años.

fabuloso:¿Qué impulsó este interés en el uso de robots de manipulación de materiales como posicionadores?

Rogers: En el pasado, si tenía una pieza más pesada, usaba algo como un gancho de cielo para colocarla en un posicionador de 2 ejes que podía colocarse en mosaico o rotar, y usaba robots de soldadura junto con eso. El mayor inconveniente de esas celdas, aunque probablemente hay miles de ellas en los EE. UU., es que la mayor parte del tiempo no están funcionando porque tardan entre 20 y 30 minutos en cambiar la pieza del dispositivo y colocar la nueva.

Entonces, lo que estamos haciendo es tomar el mismo concepto donde tienes los robots de soldadura, pero tenemos una persona que lleva una pieza a un área donde un robot más grande puede alcanzarla. El robot agarra la pieza, la coloca delante de los robots de soldadura, la saca de la celda y agarra otra pieza. Entonces tienes un tercer robot en la mezcla. Con ese tercer robot de posicionamiento grande, básicamente está eliminando el tiempo que lleva cargar y descargar el dispositivo. También le brinda un poco más de flexibilidad en el posicionamiento de la pieza porque tiene un robot de 6 ejes para colocar la pieza soldada en cualquier lugar donde sea necesario.

El robot de manipulación de materiales coloca con precisión la pieza soldada donde los dos robots de soldadura pueden trabajar. No se necesita posicionador de soldadura.

fabuloso:¿La adición de un robot para el posicionamiento de piezas soldadas complica la programación de dicha celda?

Rogers: No diría que complica necesariamente la programación. Agrega más programación.

Obviamente, desde el punto de vista de la inversión inicial, será un poco mayor porque esencialmente hay un tercer robot que programar. Una vez que esa celda está configurada, en cuanto a mantener o continuar ejecutando el sistema, yo diría que no hay dificultad adicional para ejecutarlo.

fabuloso:Con más talleres de fabricación de todos los tamaños invirtiendo en células de soldadura automatizadas, ¿cree que esto los hace más abiertos a este nuevo giro en la automatización?

Rogers: Creo que ese sería el caso. Entonces está comenzando con sus celdas de soldadura estándar más simples. Alguien está cargando y descargando piezas de esa celda estándar, y la gerencia del taller está observando cómo la celda produce piezas. Es por eso que estamos viendo más interés en esto y por qué vamos a comercializar sistemas como este.

Realmente está impulsado por la escasez de mano de obra. Ahora, en lugar de tener a estos tipos que tienen que cuidar la celda y cargar y descargar con grúas, puedes usarlos en otras partes de la planta.

fabuloso:¿El uso de un robot manipulador como posicionador es más para talleres que trabajan con piezas soldadas de gran tamaño o también puede trabajar con piezas pequeñas?

Rogers: Técnicamente, podrías utilizar este enfoque con piezas de todos los tamaños. Sin embargo, es posible que no obtenga un gran rendimiento por su inversión o un retorno tan grande de las piezas más pequeñas. Esto se debe principalmente a que uno de los factores para determinar el retorno de la inversión es limitar el tiempo de inactividad de esa celda de soldadura. Entonces, por ejemplo, una celda de soldadura estándar como la que estamos hablando solo requiere que alguien agarre la pieza pequeña con la mano, la arroje al dispositivo y observe cómo las abrazaderas automáticas bloquean la pieza. Incluso con pinzas manuales, tardaría menos de un minuto.

El beneficio en tiempo real viene con las piezas pesadas. Ahí es donde se ven los robots de posicionamiento que proporcionan un rápido retorno de la inversión.

Ahora tenemos algunas células de soldadura en las que los robots de manipulación de materiales cargan accesorios de soldadura estacionarios y luego un robot suelda la pieza. Luego, el robot de manipulación de materiales toma la pieza del dispositivo estacionario y la mueve a una plataforma o algo así. En ese ámbito, puede ver más beneficios financieros porque elimina el viaje desde la celda de soldadura a la siguiente estación.

Se muestra uno de los dos robots de soldadura que trabajan en conjunto con el robot de manipulación de materiales que también actúa como posicionador.

fabuloso:¿Una empresa de fabricación gana flexibilidad con una configuración de celda de soldadura que tiene robots de soldadura y un robot de manipulación de materiales que se utiliza como posicionador?

Rogers: Sí, especialmente cuando observa celdas de soldadura más tradicionales que requieren carga y descarga manual de piezas cuando se utiliza el posicionador de 2 ejes. Si está cambiando piezas, hay un tiempo de cambio de herramientas. Tienes que sacar el dispositivo de soldadura de allí y colocar uno diferente. En otra celda robótica que me viene a la mente donde estábamos haciendo dos partes diferentes, usamos un cambiador automático de herramientas en ese robot de manejo de materiales. Por eso diseñamos dos pinzas diferentes que también actuaban como fijaciones. Según qué pieza iba a la celda, el robot tomó la pinza/accesorio y movió esa pieza y pudo levantar la otra pinza/accesorio en unos segundos. Hubo muy poco tiempo para cambiar de un número de pieza a otro.

Entonces usaremos cambiadores de herramientas en ese caso si estamos haciendo varias partes. Lo que realmente se convierte en su limitación es la cantidad de herramientas que puede apilar dentro de la celda y aún tener espacio para operar.

fabuloso:¿Cuáles son algunos de los beneficios imprevistos para un fabricante que adopta este tipo de configuración de soldadura automatizada?

Rogers: Si un taller tiene múltiples piezas y accesorios en una celda de soldadura, a veces no necesariamente comprende el hecho de que el tiempo de cambio de accesorios casi se elimina. Ese es un gran beneficio. Permite que el taller se vuelva más eficiente.

Eso significa que no es necesario construir 50 de estas piezas ahora solo para que valga la pena cambiar el dispositivo, lo que puede llevar una hora. Puede construir uno o dos, cambiar los accesorios, construir uno o dos, volver a cambiar y aún así obtener más producción. La capacidad de acercarse al Santo Grial del flujo de una sola pieza a través de la instalación está más cerca de la realidad.

El cambio manual de herramientas, ya sea soldadura o plegadora, realmente limita la frecuencia con la que un fabricante cambiará las herramientas de una pieza a otra. También determina cuántas piezas se agrupan antes de cambiar.

Ese es uno de los mayores beneficios asociados con este tipo de automatización de soldadura. Las tiendas no necesitan tener tanto inventario y pueden reducir el trabajo en progreso.

Contamos con un sistema automatizado que toma de la máquina de corte por láser, dobla en una prensa plegadora y luego suelda al final. Es una especie de mini fábrica. De hecho, el taller ahorró alrededor del 80 por ciento en términos de espacio al comparar esta nueva configuración automatizada con la configuración anterior del equipo. Y es una celda de 6.000 pies cuadrados. No es una huella pequeña.

fabuloso:¿Existe alguna limitación para una celda automatizada como esta?

Rogers: Cuando hablamos de las piezas soldadas más grandes y los robots de servicio pesado que mueven estas piezas, las piezas soldadas deben estar bastante bien fijadas y las piezas deben tener una consistencia realmente buena. Si colocara estas piezas soldadas grandes en un posicionador estacionario y más robusto de 1 o 2 ejes, permitiría una pieza más inconsistente. Para mantener la coherencia de las piezas en estas partes inconsistentes, se podría utilizar la detección táctil, la visión o el seguimiento láser, pero eso funciona sólo hasta cierto punto. No puedo arreglarlo todo.

Por lo tanto, existen limitaciones que se rigen por los procesos anteriores. Preguntamos a los clientes: "¿Sus piezas son consistentes al soldarlas?" y ellos responden: "Sí, están perfectas al salir de la soldadura". Luego tenemos que señalar el área de soldadura y preguntar por qué el soldador tiene dos mazos en su celda. Obviamente, probablemente no los necesitaría si las piezas fueran consistentes.

Los clientes que están dispuestos a invertir en mejorar sus procesos upstream realmente aumentan su rendimiento al final del día.

fabuloso: ¿Qué tipo de persona debería encargarse de una célula de soldadura automatizada como ésta? ¿Es un ingeniero que programa robots o quizás un soldador que busca un cambio?

Rogers: Esa es una gran pregunta. Lo que realmente predicamos es encontrar un campeón interno. Encuentre a esa persona que ha estado trabajando en las instalaciones durante 20 años y tal vez quiera hacer algo más que soldar manualmente. Súbelos a bordo y ponlos a cargo de operar la celda. El sistema se ejecutará solo. Sin embargo, esa persona a cargo de la celda será útil para agregar otra parte a la mezcla de la celda de soldadura y solucionar algunos problemas en caso de que surja un problema. Si puede capacitar a ese operador e involucrarlo con los integradores de sistemas robóticos que están realizando parte de la configuración de programación inicial, eso le mostrará al operador cómo funciona todo.

De este modo, el operador ya está familiarizado con el sistema antes de que llegue al suelo. Los fabricantes que están dispuestos a realizar esa inversión encuentran un gran éxito.

fabuloso:¿Ves el día en que la robótica haya avanzado lo suficiente como para que los robots de manipulación de materiales puedan usarse en la misma celda con soldadores humanos, de manera muy parecida a los robots colaborativos que trabajan codo a codo con los humanos en una línea de ensamblaje?

Rogers: No hay ninguna razón por la que no se pueda utilizar la tecnología de robot colaborativo para colocar una pieza en su lugar para un soldador. De esa manera, no se depende del soldador para colocar la pieza en la posición correcta ni para tener que encontrar el accesorio correcto para garantizar que la pieza esté en la posición correcta.

Lo veo venir. Lo que necesitamos que suceda en este caso es que el volumen de robots colaborativos debe seguir aumentando, lo que hará bajar el precio. En este momento serían tremendamente caros, pero si pudieras eliminar 20 posicionadores diferentes, tal vez no sean tan caros.