¿Qué debe tener en cuenta al elegir un transportador robótico para piezas soldadas grandes?
Primero, analicemos los factores que debe considerar al elegir un transportador robótico. Explicaremos cómo el costo, el tamaño y la configuración de la pieza, el flujo de la pieza, la seguridad estructural de la instalación y las consideraciones de producción pueden afectar su elección.
Costo del transportador robótico
El costo es siempre uno de los factores principales que debe considerar al seleccionar una configuración de transportador robótico. Un solo robot cuesta menos que un robot combinado con un transportador.
Sin embargo, un robot en un transportador puede reducir la necesidad de robots adicionales y maximizar el uso de una inversión en equipos de automatización de soldadura. Recuerde que se pueden usar varios robots juntos en algunos tipos de transportadores para mejorar la productividad.
Además, algunos tipos de transportadores ocupan más espacio en el piso, mientras que otros reducen las necesidades de espacio en el piso. Algunos transportadores robóticos tienen requisitos de instalación costosos, mientras que otros tienen instalaciones y limitaciones estructurales o requieren adaptaciones especiales para el manejo de piezas.
Tamaño y configuración de piezas robóticas
Además de los costos, debe considerar las dimensiones físicas (largo, ancho y profundidad) de todas las piezas que se van a soldar robóticamente.
¿Las piezas necesitan soldaduras en todos los lados, solo en el exterior o en el interior?
Además, considere si se requieren soldaduras cortas e intermitentes, o si la pieza requiere soldaduras continuas a lo largo de su longitud. En el caso de piezas tubulares, ¿las soldaduras son circunferenciales?
Flujo de piezas en producción
Pregúntese si las piezas fluyen en una configuración de producción en línea o si ingresan a la celda de trabajo desde lados opuestos. ¿Las estaciones de trabajo son paralelas, una al lado de la otra, u opuestas, en lados opuestos del robot?
¿Las piezas se cargan con una grúa puente, un montacargas u otro método?
Consideraciones estructurales
Las consideraciones estructurales incluyen el refuerzo del piso y el grosor del concreto del piso necesario para soportar los robots y los transportadores, el ancho del pasillo, la altura del techo, el espacio entre las columnas de soporte, las grúas aéreas y la iluminación y los conductos que podrían interferir con los robots o las estructuras de transporte.
Consideraciones de seguridad
La seguridad de los trabajadores es esencial en cualquier planta de fabricación. Por lo tanto, el equipo de seguridad generalmente está diseñado para cumplir con las Norma de seguridad ANSI/RIA 15.06-1999.
Las celdas de soldadura requieren protección perimetral con cortinas de protección contra arco eléctrico, puertas de personal con enclavamientos de seguridad y cortinas de luz en las estaciones de trabajo del operador y cualquier abertura de paso a la celda de soldadura.
Los transportistas pueden exigir que se utilicen dispositivos limitadores como enclavamientos para salvaguardar el espacio de trabajo.
Características de producción
Deberá determinar si se necesitarán varios robots para cumplir con los volúmenes de producción requeridos.
Los cálculos deben basarse en el número, la longitud y el tipo de soldaduras, es decir, si son de una o varias pasadas, que se requieren por pieza.
Suponga que estos cálculos muestran que se requieren varios robots. En ese caso, debe decidir si los robots deben compartir el mismo espacio de trabajo, como en sobres superpuestos, o si las pistas adyacentes separadas serán suficientes.
Tipos de transportadores de robots
Después de determinar los factores, debe saber que hay varios tipos de transportadores de robots. En esta sección, explicaremos en qué se diferencian y cómo pueden adaptarse a sus necesidades.
Transporte de robots con pistas de suelo lineales
Por lo general, la opción de transporte de robot menos costosa son los rieles de piso lineales que permiten que el robot llegue a soldaduras en piezas muy largas. Las pistas pueden tener una longitud de hasta 98,4 pies. Sin embargo, la longitud está limitada por los cables del manipulador.
Se pueden montar uno o más robots en un carro que indexe entre dos o más posiciones fijas a lo largo de la longitud de la pista o que esté servocontrolado por el controlador del robot.
El uso de un servocontrolador permite el posicionamiento continuo del robot en cualquier lugar a lo largo de la pista.
Una pista servocontrolada generalmente es menos costosa si el robot necesita moverse a más de unas pocas posiciones a lo largo de la ruta.
Las pistas servocontroladas también brindan más flexibilidad de programación. De forma servocontrolada, el robot puede soldar un cordón continuo a lo largo de la pista. Si se incluye control de movimiento coordinado, el robot se puede programar para soldar la pieza mientras gira.
Un robot en una pista lineal solo puede acceder a la pieza desde un solo lado, por lo que el ancho y la profundidad de las piezas que se pueden procesar están limitados al alcance del brazo del robot. Sin embargo, los robots a menudo se montan en elevadores en el carro de la pista para aumentar su elevación y profundidad de alcance.
Los rieles del piso ocupan una cantidad significativa de espacio, pero las piezas se pueden procesar en ambos lados del riel con una configuración de estación de trabajo opuesta.
El flujo de trabajo es flexible. El diseño de la celda se puede configurar para permitir que las piezas entren desde ambos lados de la pista o que entren y salgan en línea recta desde varias estaciones de trabajo paralelas en un lado de una pista más larga.
El software anticolisión permite que varios carros se desplacen por la misma vía sin interferencias. Los carros también se pueden expandir para permitir montar dos robots en una sola plataforma.
Los carros separados son ventajosos cuando se extienden relativamente pocas soldaduras a lo largo de la pieza. Los robots pueden operar de forma independiente y trabajar en extremos opuestos de la pieza o pueden usarse para soldar a lo largo de la misma costura simultáneamente.
Dos robots en un solo carro ahorran el costo de un eje adicional y son adecuados para aplicaciones en las que se agrupan varias soldaduras. El carro se puede mover a una posición fija y los robots pueden secuenciar las soldaduras a su alcance.
El carro debe ser lo suficientemente grande y pesado para soportar un tambor de alambre a granel para aplicaciones de soldadura. Eso reduce drásticamente los problemas de alimentación de alambre. Sin embargo, tratar de pasar el alambre a través del conducto en una bandeja portacables es menos confiable y generalmente requiere un alimentador auxiliar en el tambor. Eso aumenta la complejidad del sistema, el costo y los problemas de mantenimiento.
La protección de una vía lineal no es difícil si el fabricante dispone de interruptores de montaje y levas para controlar la posición del carro a lo largo de la vía. Dicho monitoreo podría incluir la detección continua de la posición o la segmentación del viaje en zonas, según la evaluación de riesgos. Los rieles de piso requieren nivelación cuando se instalan, pero funcionan con requisitos modestos de piso de concreto y tienen requisitos mínimos de altura.
Pistas montadas en la pared en el transporte de robots
Montar una pista lineal en una posición vertical elevada permite que un robot trabaje desde arriba. Esta configuración puede dar al robot transportador un alcance más amplio y permitirles alcanzar las cavidades de las piezas. Este diseño es diferente de los rieles de piso, y las columnas de soporte para montaje en pared agregan gastos.
Esto puede ser especialmente útil en la soldadura automatizada de vehículos.
Un robot en una pista montada en la pared solo puede procesar piezas directamente frente a él, por lo que esta configuración se presta a un flujo de piezas en línea.
El riel montado en la pared crea una celda de trabajo más estrecha porque las piezas se procesan desde un lado y el equipo se puede ubicar debajo de la estructura de soporte. Debe dejar espacio libre superior para la pista y la parte trasera del robot en el carro.
La entrega del electrodo de soldadura es más difícil con un riel montado en la pared porque es más difícil montar un carrete de alambre en el carro sobre un riel elevado. Sin embargo, al igual que con los rieles de piso, se pueden ubicar varios carros en un solo riel montado en la pared.
Los dispositivos limitadores se pueden montar en el brazo del robot para silenciar las protecciones mientras el robot está en lo alto y se activan cuando baja a una estación de trabajo. Al igual que con los rieles en el piso, también se pueden agregar interruptores de protección para monitorear la posición del carro.
Pórticos lineales
Los pórticos extienden la envoltura del robot más allá del alcance de una pista montada en la pared al suspender el robot por encima y agregar ejes adicionales.
El eje Y de recorrido permite acceder a una parte más amplia proporcionando un movimiento perpendicular a la longitud del recorrido. Un eje Z vertical permite que un robot alcance más profundidad en las cavidades de las piezas. Con la adición de ejes de pórtico, se puede usar un robot de menor alcance para reducir el peso requerido para los accionamientos de pórtico. Los pórticos con ejes más cortos se pueden apoyar desde un lado en un solo riel. Los pórticos de mayor envergadura utilizan una estructura de puente con soportes a cada lado. Conducir un pórtico de puente requiere un software de controlador de robot especial para sincronizar el movimiento de dos motores independientes para posicionar cada pata del pórtico.
Los pórticos pueden agregar un gasto significativo a un sistema de robot, pero son una de las pocas formas de procesar partes sustanciales.
Un posicionador de piezas generalmente se combina con un pórtico para girar la pieza para el acceso del robot. La mayoría de los robots cuentan con un software que permite la coordinación de todos los ejes (el robot, la base y el posicionador) para lograr soldaduras continuas largas o soldaduras circunferenciales en una sola pasada.
Una carrera suficiente en el eje Z puede permitir que el robot suelde el interior de las carrocerías de los camiones, los contenedores u otras piezas similares a cajas, mientras que un eje Y más largo podría permitir que el robot trabaje en las superficies exteriores. Pero, por supuesto, cuanto más largas sean las luces, mayor será la estructura de soporte requerida y mayor será el costo.
La gran longitud y la gestión de los cables se convierten en un problema cuanto mayor sea la carrera del robot transportador.
Para los sistemas de pórtico, no es poco común montar el controlador del robot y el equipo de proceso en la estructura del pórtico de modo que solo se suministre energía primaria a lo largo de la pista y para que los cables del robot y del proceso estén limitados a los ejes Y y Z. alimenta
La otra preocupación para un sistema de pórtico es el espacio libre superior, en particular para los sistemas que utilizan la carrera del eje Z.
Las piezas grandes generalmente requieren grúas aéreas para cargar y descargar. Los usuarios pueden agregar enclavamientos entre el pórtico del robot y la grúa puente para mantener la grúa fuera del área del pórtico mientras el robot está en funcionamiento o mientras la carrera en Z se extiende en el aire.
Configuraciones de múltiples pistas
El uso de rieles de dos pisos a cada lado de una pieza grande puede ser menos costoso que usar un solo robot en un pórtico elevado. Además, los múltiples arcos proporcionados por la configuración de dos vías pueden mejorar la productividad.
Pórticos radiales
Los pórticos radiales proporcionan una de las soluciones de transporte de robots aéreos más económicas. Una base giratoria es menos costosa que un eje lineal, pero tiene una longitud de pluma fija. Sin embargo, un solo robot montado en una pluma de dos a tres metros puede expandir su volumen de trabajo casi diez veces. Los robots se pueden montar en la pared o en el techo en el extremo de la pluma del pórtico.
Los robots montados en la pared brindan una envoltura más profunda, lo que permite que los robots alcancen las cavidades de las piezas o las superficies de acceso vertical, como el exterior de una caja.
Los robots montados en el techo brindan un espacio amplio y plano adecuado para procesar paneles planos, como plataformas de corte o costados de camiones. Sin embargo, se debe tener cuidado con los robots montados en el techo para que los alimentadores de alambre o los cables no cuelguen debajo del brazo, de modo que no entren en contacto con la pieza o el accesorio ni se enganchen con ellos.
Al igual que con los pórticos lineales, los posicionadores de piezas suelen combinarse con pórticos radiales para mejorar su flexibilidad. Sin embargo, la orientación del posicionador en la celda de trabajo afecta el acceso del robot a la pieza.
Ubicar un posicionador de cabezal/contrapunto perpendicular a la pluma permite que el robot procese piezas más extensas utilizando la longitud de la pluma para acercar el robot al cabezal o al contrapunto.
El ancho de la pieza está limitado al alcance del robot (casi el doble de la distancia de los robots montados en el techo) y la profundidad de la pieza a la que se puede acceder es limitada. Sin embargo, suponga que el posicionador del cabezal/contrapunto está ubicado, de modo que esté alineado con la pluma del pórtico. En ese caso, la pluma se puede girar hacia cualquier lado del posicionador para permitir que el robot acceda a la pieza desde cada lado, proporcionando más profundidad.
La longitud de la pluma es fija, por lo que el robot solo puede acceder a piezas de tamaño limitado a aproximadamente el doble del alcance del robot. Además, las plumas se pueden quitar fácilmente para mejorar el acceso de la grúa puente para cargar y descargar piezas grandes.
No es posible utilizar varios carros con pórticos radiales, pero sí es posible combinar varios pórticos en la misma celda de trabajo. La combinación de varios pórticos amplía la envolvente de la pieza que se puede alcanzar y añade varios arcos.
Del mismo modo, los pórticos radiales no se prestan al procesamiento en línea.
Sin embargo, se pueden ubicar dos estaciones de trabajo a cada lado de la base, con una separación de 180 grados, para expandir el área de trabajo, y se pueden integrar dispositivos limitadores en el eje de la pluma para interbloquear las plumas, para brindar protección a cualquiera de las estaciones de trabajo, y para evitar la intrusión del puente grúa en la estación de trabajo activa. Además, se pueden montar más robots en miniatura en un pórtico radial para mejorar su alcance a un costo reducido.
Los pórticos radiales también se pueden ampliar para incluir robots gigantes de alcance extendido.
Debido a que un pórtico radial soporta el robot como una carga en voladizo, debe ser rígido y tener una base sólida.
Es posible que se necesiten requisitos especiales de cimentación, lastre o placas base para contrarrestar las fuerzas de un robot en movimiento al final de la pluma.
Los servicios normalmente se enrutan a través del interior de la pluma y se puede montar un alimentador de asistencia para el alambre de soldadura en el tambor de alambre en la base de la estructura. Además, los equipos de proceso, como los limpiadores de boquillas, se pueden montar en la pluma cerca del robot.
Los pórticos radiales a menudo se utilizan en aplicaciones en las que se realizan soldaduras cortas e intermitentes o procesamiento en toda la pieza. Al mismo tiempo, las pistas lineales a menudo se aplican a aplicaciones que requieren costuras de soldadura largas y continuas.
Si bien el movimiento coordinado entre el robot, la pluma y el posicionador puede lograr soldaduras continuas, es más común «estacionar» la pluma en una posición estacionaria y mover el robot para soldar juntas dentro de su alcance.
Pensamientos finales
En resumen, las dimensiones de las piezas suelen dictar el método de transporte del robot. Por ejemplo, en algunos casos, dos pórticos radiales o rieles en el piso pueden ser más económicos que una única solución de pórtico multieje.
El uso de robots de alcance extendido en un transportador de un solo eje es menos costoso que las soluciones de transportador de varios ejes. Si se utilizan varios robots en el mismo espacio de trabajo, se debe abordar su programación y protección. Es más rentable realizar la mayor cantidad posible de soldadura en subensamblajes en celdas más pequeñas y limitar el tiempo de soldadura de componentes más extensos en celdas de trabajo grandes para maximizar su rendimiento.