Tecnología Láser

Los robots de soldadura son las unidades de ejecución centrales de las líneas modernas de producción automatizada de soldadura. Su precisión de movimiento, velocidad de respuesta y capacidad de carga dependen en gran medida del rendimiento del sistema de accionamiento. El sistema de accionamiento se encarga de traducir las órdenes de control en los movimientos articulares del robot.

Los métodos de accionamiento de los robots de soldadura se clasifican principalmente en los siguientes tipos básicos:

1.Robot de transmisión hidráulica:  Como su nombre indica, este tipo de robot utiliza energía hidráulica para ejecutar movimientos mecánicos. Sus características incluyen: una capacidad de agarre superior a 100 kg, transmisión suave, estructura compacta y movimiento sensible. Sin embargo, presenta requisitos muy estrictos respecto a los dispositivos de sellado.

Ventajas:

Alta relación potencia-peso:  La fuerza de salida es mucho mayor que la de los accionamientos neumáticos y eléctricos para el mismo volumen.

Movimiento Suave: El aceite hidráulico posee características de amortiguación y una elevada resistencia al impacto.

Autolubricante:  El aceite hidráulico lubrica las piezas móviles y garantiza una larga vida útil.

Las limitaciones:

Propenso a fugas:  El desgaste de las juntas puede provocar fácilmente fugas de aceite, contaminando la pieza soldada.

Sensibilidad al aumento de temperatura: Los cambios de temperatura del aceite provocan variaciones en su viscosidad, afectando la precisión de control.

Mantenimiento Complejo:  Requiere una estación hidráulica, un sistema de refrigeración y filtración, y ocupa una gran superficie.

2.Manipuladores neumáticos  son aquellos que utilizan aire comprimido para accionar sus actuadores. Sus principales ventajas son: fuente de aire fácilmente disponible, fuerza de salida baja, acción neumática rápida, estructura relativamente sencilla y bajo costo. Sin embargo, sus desventajas incluyen una pobre estabilidad en la velocidad de operación debido a la compresibilidad del aire, impactos significativos y una capacidad de sujeción generalmente limitada a aproximadamente 30 kg, como consecuencia de la presión de aire relativamente baja. En comparación con los manipuladores hidráulicos, los manipuladores neumáticos son más adecuados para entornos de alta velocidad, carga ligera, alta temperatura y con polvo.

Ventajas:

Bajo coste:  Fuente de aire y actuadores económicos, mantenimiento sencillo.

Sin sobrecalentamiento: Buena disipación del calor, adecuado para acciones auxiliares en entornos de soldadura de alta temperatura.

Limpio:  Escape libre de contaminantes.

Las limitaciones:

Capacidad limitada de posicionamiento:  Difícil lograr el posicionamiento en puntos intermedios arbitrarios; solo resultan adecuados para posiciones finales.

Arrastre a baja velocidad:  Movimiento inestable a bajas velocidades.

Alto nivel de ruido:  El ruido de escape suele superar los 75 dB.

3. Brazo robótico con transmisión mecánica: Este tipo de brazo robótico es accionado por un mecanismo de transmisión mecánica. Se trata de un brazo robótico especializado acoplado a una máquina-herramienta principal, cuya potencia se transmite principalmente desde el mecanismo de trabajo. Sus características principales son un movimiento preciso y fiable, una alta frecuencia de actuación, aunque presenta una estructura más voluminosa y su programa de movimiento está fijado. Se utiliza habitualmente para la carga y descarga de materiales en la máquina-herramienta principal.

Ventajas:

Alta precisión y relación de transmisión exacta: La transmisión mecánica se basa en el engranaje rígido o en el contacto directo, sin deslizamiento (por ejemplo, engranajes o tornillos de avance), lo que permite relaciones de transmisión precisas y una alta repetibilidad. Evita los problemas de fugas o histéresis comunes en los sistemas hidráulicos.

Velocidad de respuesta rápida:  Los componentes mecánicos tienen una alta rigidez y carecen de la compresibilidad del aceite hidráulico o los gases, lo que permite una transmisión directa del movimiento y una respuesta rápida al arrancar, detenerse e invertir el sentido de giro, siendo adecuados para operaciones a alta velocidad.

Alta Capacidad de Carga: Mediante una caja de cambios o un mecanismo de articulación bien diseñados, puede soportar grandes cargas estáticas y dinámicas, y presenta una alta eficiencia de transmisión (especialmente en la transmisión por engranajes, cuya eficiencia supera el 90 %).

Alta fiabilidad y larga vida útil:  En condiciones de lubricación adecuada y de funcionamiento normal, los componentes mecánicos presentan una larga vida a la fatiga, modos de fallo bien definidos y son fáciles de predecir y mantener.

Ventajas:  Fuerte adaptabilidad ambiental: A diferencia de las transmisiones eléctricas, que son susceptibles a las interferencias electromagnéticas, y de las transmisiones hidráulicas, que son vulnerables a la contaminación del aceite, las transmisiones puramente mecánicas toleran ciertos entornos adversos, como altas temperaturas, polvo y radiación.

Las limitaciones:  

Estructura compleja y gran tamaño/peso:  Lograr movimientos con múltiples grados de libertad requiere combinaciones complejas de eslabones, articulaciones y engranajes, lo que da lugar a un robot voluminoso con un gran momento de inercia, limitando su rendimiento dinámico a alta velocidad.

Mala flexibilidad: Una vez finalizados el diseño y la fabricación de transmisiones puramente mecánicas (como levas y mecanismos de bielas), la trayectoria de movimiento y la carrera quedan fijas, lo que dificulta su adaptación a las necesidades de producción flexible propias de operaciones con múltiples variedades y lotes pequeños. Modificar el movimiento normalmente exige sustituir la leva o ajustar el mecanismo de bielas, lo cual resulta laborioso y consume mucho tiempo.

Existencia de holgura:  El engranaje y las conexiones articuladas presentan inevitablemente holgura. El desgaste prolongado agrava dicha holgura, provocando una disminución en la precisión del recorrido de transmisión y en la posición, afectando así la calidad de las trayectorias de soldadura.

Altos costos de fabricación y requisitos de mantenimiento:  Los engranajes de precisión, los tornillos de avance de alta precisión y otras piezas son difíciles y costosos de fabricar. Al mismo tiempo, las uniones mecánicas requieren lubricación periódica, protección contra el polvo y supervisión del desgaste, lo que genera una elevada carga de mantenimiento.

Ventajas:  Ruido y vibración: Durante el funcionamiento a alta velocidad, el impacto por engrane de los engranajes y la inercia de las articulaciones generan ruido significativo y vibración mecánica, lo que puede afectar la estabilidad del arco de soldadura.

4. Brazo robótico de accionamiento eléctrico: Este tipo de brazo robótico utiliza un motor de inducción con estructura especial, un sistema electromecánico lineal o un motor paso a paso de potencia para accionar directamente el actuador. Al no requerir ningún mecanismo intermedio de conversión, su estructura mecánica es relativamente sencilla. En particular, los brazos robóticos con motor lineal ofrecen alta velocidad y gran recorrido, y resultan muy fáciles de mantener y utilizar.

Ventajas:

Máxima precisión: Capaz de soldar curvas espaciales complejas (como arcos circulares y curvas spline).

Control flexible:  Fácil de digitalizar, conectar en red e implementar la programación por enseñanza.

Alta Eficiencia Energética: La eficiencia de conversión energética puede superar el 90 %, con un bajo consumo de energía en modo de espera.

Bajo mantenimiento:  No se requieren aceite hidráulico ni mangueras de aire, lo que garantiza limpieza.

Las limitaciones:

Alto costo: Los motores servo y los reductores de precisión son costosos.

Protección contra sobrecalentamiento: Es necesario supervisar el enfriamiento del motor durante soldaduras prolongadas a alta velocidad bajo carga total.

Sensible a las interferencias electromagnéticas:  Requiere apantallamiento y conexión a tierra adecuados.

En conjunto, los robots de soldadura modernos evolucionan hacia la electrificación total, alta precisión, conectividad en red y colaboración. La integración profunda de los sistemas de accionamiento y transmisión (por ejemplo, eliminando el reductor en los motores de par de accionamiento directo e integrando los módulos de accionamiento dentro de las articulaciones) mejora aún más la fiabilidad y el rendimiento de seguimiento de trayectorias. En el futuro, gracias a la combinación de algoritmos de control servo (como el control de fuerza y el servocontrol visual) y la tecnología de inteligencia artificial, los robots de soldadura evolucionarán hacia una mayor inteligencia y flexibilidad para hacer frente a procesos de soldadura cada vez más complejos y a los requisitos del entorno productivo.