Introduzione ai robot per la saldatura laser

Con l'aumentare della complessità dei componenti, cresce anche la richiesta di soluzioni di assemblaggio precise. Questa esigenza si acuisce ulteriormente con la produzione di componenti sempre più sofisticati nel settore della lavorazione delle materie plastiche. La saldatura laser offre una soluzione a questi problemi. Inoltre, semplifica la saldatura di materiali difficili come rame e alluminio. La saldatura di tali materiali è una pratica comune nella produzione di sistemi di batterie. Alcuni stabilimenti utilizzano ancora la saldatura laser manuale, ma i produttori prediligono l'automazione a causa dell'elevata precisione richiesta.
Settori industriali per la robotica di saldatura laser

I robot per la saldatura laser rappresentano un'applicazione di nicchia nel settore manifatturiero. Pochissimi settori richiedono le caratteristiche e i vantaggi specifici della saldatura laser. Tuttavia, per quei settori, l'accesso alla saldatura laser automatizzata è fondamentale. Alcuni esempi includono:

1. Settore automobilistico
2. Aerospaziale
4. Elettronica
5. Assistenza sanitaria
6. Metalli
7. Plastica

Una cella di saldatura robotizzata è una complessa combinazione di diversi sottosistemi. Inizialmente, tenere traccia di tutti i componenti necessari può risultare scoraggiante. Analizziamo quindi questo sistema scomponendolo nelle sue parti:

Il Robot

Il robot di saldatura è il componente centrale della cella di saldatura. In questo contesto, con "robot" ci si riferisce alla sua meccanica e ai suoi comandi. Indipendentemente dal tipo, il robot è responsabile dell'esecuzione della saldatura. Questo componente si occupa sia del movimento che del controllo diretto del laser. La scelta del robot dovrebbe essere guidata principalmente dai requisiti dell'applicazione. I modelli di robot presentano caratteristiche di progettazione differenti. Nella scelta del robot, è necessario considerare parametri come la portata, la capacità di carico, la velocità e la precisione. I requisiti dell'applicazione richiederanno caratteristiche prestazionali specifiche che restringeranno la gamma di robot più adatti al progetto. Nella prossima sezione esamineremo alcune opzioni per la selezione del robot.

Il laser

Il sistema laser è responsabile della generazione del raggio di saldatura. Il laser comprende la testa e il generatore/amplificatore di potenza, a volte un componente separato. Il materiale e i requisiti di saldatura contribuiscono a definire il tipo di laser necessario. Assicurati di capire quale laser è più adatto alla tua applicazione di saldatura.

Raffreddamento

La maggior parte dei laser richiede un sistema di raffreddamento per funzionare. I laser generano enormi quantità di calore, che può danneggiare i componenti interni. I sistemi di raffreddamento mantengono la temperatura del laser entro un intervallo funzionale. Pertanto, i sistemi di raffreddamento per laser sono spesso parte integrante del sistema laser stesso.

Presentazione parziale

È necessario valutare come presentare il pezzo al robot per la saldatura. I sistemi di saldatura laser offrono spesso una maggiore varietà di opzioni in questo ambito, grazie al basso impatto fisico del processo sul pezzo durante la saldatura. Le opzioni più comuni includono:

1. Nastri trasportatori
2. Jigs
3. Giradischi
4. Morsetti
5. Altri robot

Sistemi di rilevamento/monitoraggio

Un sistema così tecnologicamente avanzato è dotato di numerose apparecchiature di rilevamento. Sensori di temperatura e dispositivi di sicurezza sono standard nelle celle di saldatura. Inoltre, non è raro trovare sistemi di tracciamento del fascio e della saldatura. I fornitori spesso configurano i pacchetti con sistemi di visione. Questi sistemi possono offrire una varietà di funzioni. Le caratteristiche più adatte possono variare a seconda dell'applicazione. Le applicazioni più comuni includono:

1. Controllo/ispezione della qualità
2. Sicurezza
3. Monitoraggio termico

Sicurezza

La saldatura laser è un'attività pericolosa per le persone. Di conseguenza, è fondamentale implementare misure di sicurezza per proteggere i dipendenti. Le misure di mitigazione del rischio comunemente includono:

1. Protezione/recinto di sicurezza
2. Tende leggere
3. Scanner(i) di sicurezza
4. Sistemi di blocco/etichettatura
5. Interruttore uomo sotto tensione

Tipi di robot per la saldatura laser utilizzati oggi

Nel mercato della saldatura laser, un paio di tipologie di robot detengono il monopolio. Questi robot offrono le funzionalità necessarie per automatizzare un'operazione di saldatura laser. Tuttavia, le differenze tra loro sono significative. Comprendere queste differenze vi aiuterà a scegliere il robot più adatto alla vostra applicazione.
Robot a sei assi

I robot a sei assi offrono un ottimo mix di velocità, portata, capacità di carico e raggio d'azione. Questi robot possono coprire la stragrande maggioranza delle applicazioni di saldatura laser. Eccellono nelle attività di saldatura di piccole e medie dimensioni. La loro ampia gamma di movimento consente loro di saldare geometrie complesse dei pezzi.

Tuttavia, i limiti dei robot a sei assi possono comprometterne la compatibilità con lavori di grandi dimensioni. Ad esempio, il loro raggio d'azione è limitato a uno o due metri. Purtroppo, questo vale anche per i robot più grandi. I produttori possono però ovviare a questo inconveniente grazie a un'unità di trasferimento robotizzata (RTU). Un'unità di trasferimento robotizzata (RTU) estende il raggio d'azione del robot a sei assi. Si tratta però di un componente hardware costoso, che comporta anche costi e considerazioni di integrazione specifici.

Inoltre, i robot avranno un limite massimo alla loro capacità di carico utile. Ciò limita la loro capacità di gestire gli enormi laser necessari per alcune attività. Sfortunatamente, non è possibile ovviare a questa limitazione senza un tipo di robot più robusto o diverso.

Robot a portale

I robot a portale offrono una capacità pressoché illimitata per la saldatura laser. I fornitori possono configurare i robot a portale per gestire anche le applicazioni più complesse. Inoltre, la loro elevata rigidità meccanica consente di movimentare anche i laser più grandi. Infine, la loro semplicità di progettazione permette ai robot a portale di raggiungere livelli di precisione ineguagliabili.

Questi vantaggi non sono privi di svantaggi. I robot a portale hanno una capacità limitata di gestire pezzi complessi. I robot a sei assi sono progettati meglio per compiti che richiedono un'elevata destrezza. La loro struttura multiarticolata consente loro di eccellere in tali applicazioni.

Tipologie di fornitori di robot per saldatura laser

Ora che avete compreso i principi fondamentali delle saldatrici laser robotizzate, il passo successivo sarà probabilmente quello di ricercare potenziali fornitori. Il mercato delle saldatrici robotizzate offre numerose opzioni. Analizziamo alcune tipologie di fornitori comuni. Questa chiarezza vi permetterà di classificare i fornitori durante la vostra ricerca. In definitiva, capire quale fornitore è più adatto alle vostre esigenze renderà l'integrazione un processo più agevole.

Produttori di robot

I produttori di robot progettano, costruiscono e vendono robot. La maggior parte dei produttori copre una vasta gamma di applicazioni e settori. Alcuni offrono persino modelli unici ottimizzati per la saldatura. I vantaggi dell'acquisto diretto dal produttore includono:

1. Accesso diretto al miglior supporto tecnico
2. Opzioni preconfigurate
3. Soluzioni ingegnerizzate
4. Miglior accesso alla formazione
5. Ottimo per applicazioni standard

Integratori

Gli integratori sono fornitori di soluzioni di terze parti. In genere sono partner ufficiali di almeno un produttore di robot. Gli integratori tendono ad avere un ampio accesso ad altre linee di apparecchiature correlate al sistema robotico. I vantaggi di collaborare con gli integratori includono:

1. Spesso forniscono il miglior supporto locale
2. Massima flessibilità per soluzioni personalizzate
3. Offrono comunemente una varietà di servizi al di fuori della robotica

Fornitori di soluzioni di sistema (OEM)

I fornitori di soluzioni di sistema offrono pacchetti robotici standard. Questi sistemi preconfigurati sono progettati specificamente per una determinata applicazione. Spesso esistono diverse varianti di questi pacchetti per soddisfare un'ampia gamma di requisiti applicativi. I vantaggi derivanti dalla collaborazione con questi fornitori includono:

1. Conveniente in termini di costi complessivi
2. Solitamente costruito con caratteristiche uniche
3. Facilità d'uso
4. Compatibilità con altri sistemi (Industria 4.0)
5. Integrazione rapida
6. Formazione sul sistema

La saldatura laser è una delle applicazioni più tecnologicamente avanzate della saldatura moderna e l'automazione sta aiutando i produttori a raggiungere livelli di produttività ancora più elevati in questo processo.
Essendo un settore di nicchia all'interno del più ampio comparto della saldatura, la saldatura laser e le relative procedure di automazione possono essere avvolte da un alone di mistero. Comprendere i fornitori e i componenti di un sistema robotizzato di saldatura laser è fondamentale per intraprendere il percorso verso l'automazione. La conoscenza di questi aspetti è vitale per automatizzare con successo questo processo. Questo articolo tratterà gli argomenti sopra menzionati, fornendovi la sicurezza necessaria per procedere con la realizzazione della vostra prima cella robotizzata per la saldatura laser.