En la soldadura láser robótica, reducir los tiempos de configuración es esencial para una producción eficiente, especialmente para subcontratistas o aquellos que producen lotes pequeños y muy variables.
Para aumentar la productividad del corte láser, es posible ajustar adecuadamente los parámetros de corte y la dinámica del cabezal para reducir los tiempos de ciclo. En la soldadura láser, este enfoque se ve limitado por la diferencia fundamental del proceso tecnológico.
En la soldadura láser , de hecho, el material fundido no es expulsado por el gas auxiliar presurizado sino que debe tener tiempo para solidificarse de nuevo de forma controlada y protegida, por lo que el margen para aumentar la velocidad de procesamiento es mucho más limitado.
En la soldadura láser, para aumentar la productividad, es fundamental actuar sobre la eficiencia de la preparación de la soldadura, simplificando todas las operaciones implicadas en esta fase preliminar.
Entre las actividades que más influyen en el tiempo de preparación para la soldadura láser se encuentran:
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- la colocación de las piezas en las plantillas de soldadura;
- restablecer el TCP* de la pieza, ya sea por una programación con autoaprendizaje del proceso de soldadura o por una corrección del programa generado offline;
- la búsqueda de los parámetros de soldadura más adecuados.
*TCP (Tool Center Point) en la soldadura láser corresponde al foco del láser.
Para aumentar la productividad en la soldadura láser, es esencial maximizar la eficiencia de la fase de preparación.
¿Cómo posicionar el punto de enfoque del cabezal de soldadura láser sobre la pieza?
Después de que la pieza ha sido colocada en la plantilla, hay dos opciones posibles: programar una trayectoria mediante autoaprendizaje o alinear el modelo teórico desarrollado en la oficina con el software CAM para la programación de la celda de soldadura con la trayectoria real de la junta de soldadura en la pieza.
Para realizar esta operación, el operador debe posicionar correctamente el TCP (Tool Center Point) en los puntos de la unión a soldar.
En el corte por láser, el foco se ubica cerca de la punta de la boquilla y su posición con respecto a la pieza se puede determinar con precisión utilizando el sensor capacitivo integrado en el cabezal de corte.
Sin embargo, en la soldadura láser, este enfoque no siempre es aplicable (a menos que se programe con una boquilla coaxial, lo que limita su uso posterior). Por lo general, en la soldadura láser, el foco se ubica a una distancia mucho mayor (hasta 200-250 mm, dependiendo de la configuración óptica).
Esta distancia a menudo obliga a los operadores a informar de la posición del foco sobre la pieza utilizando sondas montadas en el cabezal o, en los peores casos, a medir manualmente la distancia entre un punto de referencia específico en el cabezal y la superficie de la pieza de trabajo.
Ambos métodos son imprecisos y sujetos a errores, ya que dependen en gran medida de la experiencia del operador. Además, al no haber una referencia visual directa, es imposible verificar la posición correcta del foco láser en la superficie de la pieza, lo que implica el riesgo de defectos en el cordón de soldadura.
Soldadura en una pieza de acero inoxidable. El foco del láser se mantiene cerca de la superficie de la pieza, a unos 200-250 mm de la óptica del cabezal.
Focus Assistant ayuda al operador a configurar el punto focal sobre la pieza
Focus Assistant es el sistema integrado en las máquinas de soldadura láser de BLM GROUP que permite configurar el punto cero del foco sobre la pieza de forma sencilla, precisa y repetible.
El sistema se compone de tres elementos principales: un proyector que emite una línea láser inclinada respecto al rayo láser de soldadura, una cámara coaxial al rayo láser y un puntero en el centro del encuadre.
La configuración se realiza mediante un procedimiento de triangulación láser extremadamente intuitivo.
El operador activa el proyector de línea láser y, ajustando la altura del cabezal desde el mando a distancia, identifica fácilmente el punto donde se encuentran la cuchilla láser y el centro de la cámara; cuando esto ocurre, el foco está en el punto cero con respecto a la pieza.
Focus Assistant utilizado para triangular la posición cero del TCP en la pieza.
Cómo fijar la posición del cabezal con respecto a la junta
Una de las principales ventajas de usar un robot de soldadura láser es la alta repetibilidad del proceso. Sin embargo, esto solo es efectivo si la soldadura se realiza en la posición prevista de la superficie de la pieza (la unión o junta).
Por este motivo, la definición de las coordenadas de soldadura en la superficie real del componente debe realizarse con extrema precisión.
En ausencia de instrumentos específicos para el posicionamiento láser, los operadores a menudo se ven obligados a recurrir a métodos manuales y aproximados, cuyo resultado depende en gran medida de su experiencia y está fácilmente sujeto a errores casuales.
Process viewer ayuda al operador a apuntar la junta sobre la pieza
Aquí también, contar con una cámara con encuadre coaxial al rayo láser marca la diferencia. A través de ella, el operador puede observar la unión soldada con un alto nivel de detalle. Es como tener la punta de un microscopio apuntando constantemente sobre la pieza.
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Process Viewer le permite localizar fácilmente la posición de la unión a soldar en la pieza.
Para poner a cero el láser sobre la junta a soldar, el operador acerca el cabezal de soldadura a la pieza y lo orienta perpendicularmente a la junta, luego, con la ayuda de un puntero colocado en el centro del enfoque de la cámara, mueve el láser hasta posicionarlo exactamente sobre la junta.
Gracias al factor de aumento de la cámara, esta operación puede ser realizada con precisión y repetibilidad por cualquier operador, con márgenes de error extremadamente bajos.
Sin embargo, es importante aclarar que, en muchos casos, las piezas pueden verse afectadas por deformaciones o errores que provocan que la trayectoria real de la unión se desvíe de la teórica de forma completamente impredecible. En estos casos, para garantizar la calidad y la continuidad de la soldadura, además de Process viewer, se recomienda usar un sistema de seguimiento automático para la junta de soldadura. Esta función está disponible en las celdas de soldadura láser de BLM GROUP y se denomina Active Tracking.
Cómo configurar parámetros tecnológicos en la soldadura láser
La correcta configuración de los parámetros tecnológicos garantiza un proceso de soldadura exitoso. Estos parámetros incluyen los propios del láser, la presión del gas auxiliar, la velocidad de alimentación del alambre de aporte, la velocidad de avance de la soldadura y el tipo de oscilación del rayo láser en presencia de un cabezal oscilante (wobbling).
Establecer estos parámetros requiere tiempo y experiencia y, especialmente cuando se procesan lotes pequeños o prototipos, puede aumentar significativamente los costes de producción.
LW-S, la celda de soldadura láser de BLM GROUP, ya dispone de una base de datos muy detallada de parámetros tecnológicos desarrollados durante muchos años de investigación y desarrollo dedicados a esta tecnología.
A través de la base de datos, introducir una nueva pieza en la máquina es mucho más rápido y la experiencia requerida por el operador es significativamente menor.
¿Por qué elegir la celda de soldadura láser LW-S?
LW-S es la solución completa de BLM GROUP para la soldadura láser robótica: una celda integrada y flexible compuesta por un robot antropomórfico con un cabezal de soldadura láser disponible tanto con óptica fija como oscilante (wobbling).
LW-S se puede configurar según las necesidades con varios sistemas automáticos de manipulación de piezas, con sistema automático de suministro de alambre de aporte y está equipada con una amplia base de datos tecnológica que permite un fácil procesamiento de los principales materiales metálicos.
El cabezal de soldadura puede equiparse con Focus Assistant y Process Viewer que permite realizar de forma rápida, sencilla y precisa las principales operaciones de preparación de la soldadura: ajuste de la altura y posición del foco láser sobre la junta a soldar.
Además, LW-S cuenta con características avanzadas especiales: Active Tools, como Active Tracker y Active Monitoring que mejoran la precisión, la fiabilidad y la robustez del proceso incluso en las condiciones de trabajo más exigentes.