Punto a punto

Industria automovilística: fresado de electrodos de pinzas de soldadura

Una solución específicamente confeccionada para Volvo en Suecia demuestra cómo la soldadura por puntos es cada vez más precisa. Los ingredientes de la solución: tecnología de accionamiento eléctrico y sistemas de visión artificial de Festo, combinados con la plataforma de automatización CPX. De esta manera, las piezas de chapa de la carrocería de los modelos Volvo tienen una calidad superior, y los operarios trabajan de manera más segura.

La pequeña ciudad sueca de Olofström se encuentra al sur del país, rodeada de paisajes de ensueño colmados de bosques y lagos, apenas a dos horas del aeropuerto internacional de Copenhague. Aquí, lejos de los centros industriales de Estocolmo, Gotemburgo y Malmö, se halla la planta de fabricación de carrocerías más importante del grupo Volvo. En los siglos XVIII y XIX, la planta –que en esa época todavía no se llamaba Volvo– fabricaba ante todo piezas de hierro forjado, así como barras y placas de hierro para su posterior procesamiento. En la planta de Olofström Volvo fabrica piezas de carrocería desde el año 1927.
En la actualidad salen de la planta diariamente cinco trenes con 280 contenedores repletos de piezas de carrocería. Se dirigen a las plantas de montaje de Volvo de Gotemburgo y de la localidad belga de Gante. Este transporte implica 50 millones de piezas de carrocería cada año.

Experiencia en soldadura por puntos

"La mayoría de lo que se ve de un modelo Volvo, proviene de Olofström", explica Leif Windberg, ingeniero de la planta, especializado en soldadura. Entre otros elementos, las partes portantes de la carrocería como los montantes A, B y C, el refuerzo detrás del paragolpes, los soportes laterales delanteros, las barras de refuerzo para impactos laterales, los travesaños, los arcos del techo, pero también las puertas y los umbrales. Y de todas estas piezas hay numerosas variantes según modelo, empezando por el compacto V40, pasando por las berlinas S60 y llegando hasta el gran SUV XC90.

En la sección de fabricación de carrocerías, la soldadura por resistencia es fundamental, pues la unión correcta de las piezas de chapa contribuye a aumentar la seguridad pasiva de un automóvil. La operación de fresado de los electrodos logra aumentar considerablemente la productividad del proceso de soldadura. Los electrodos de una pinza de soldadura pierden el filo en el transcurso del tiempo, en la medida en que se van aplicando puntos de soldadura. Por lo tanto, después de unos 150 puntos es necesario fresarlos para que recuperen su precisión. "Fresar un electrodo es como sacarle punta a un lápiz", explica Winberg, experto en soldadura.

Para pinzas de soldadura fijas

Tip Dresser de Volvo

Un brazo giratorio ejecuta movimientos rápidos y precisos. El brazo acerca la fresadora de electrodos Tip Dresser a los electrodos después de cada 150 puntos de soldadura aplicados.

Desarrollo compartido

"En los últimos años hemos encontrado soluciones que nos permiten reducir la duración de los ciclos de fresado a menos de la mitad," continúa Winberg. "Tampoco descuidamos el tema de la seguridad, pues los operarios ya no tienen que entrar en las células de los robots después del fresado para ajustar los electrodos a la posición correcta del punto de soldadura", añade Leif Lindahl, Business Development Manager Automotive de Festo Suecia.

Festo desarrolló un brazo giratorio para el uso en instalaciones de soldadura fija, de acuerdo con las especificaciones de Volvo y ABB. El brazo acerca la fresadora de electrodos Tip Dresser a los electrodos después de cada 150 puntos de soldadura aplicados. El brazo giratorio funciona con cilindros eléctricos tipo DNCE de preciso posicionamiento. Gracias a sus posiciones libremente programables, el cilindro eléctrico ejecuta movimientos versátiles y acelera suavemente. El conjunto completo que Festo entrega listo para su instalación, incluye el motor paso a paso EMMS y el controlador de motor CMMS. Los controladores de motor y la plataforma de automatización CPX se encuentran protegidos dentro del armario de maniobra. El CPX establece la comunicación con los controladores de motor y con la unidad de control del sistema de robots a través de Profinet.

Fresado de electrodos controlado por cámaras

Para fresar las pinzas de soldadura montadas en los brazos articulados de los robots de ABB no se necesita una fresadora móvil Tip Dresser. Los robots son capaces de posicionar los electrodos automáticamente para realizar los 150 puntos de soldadura. Esta libertad de movimiento de las pinzas de soldadura abre horizontes completamente nuevos. En el primer paso, el robot de brazo articulado acerca la pinza de soldadura a la fresadora Tip Dresser. Esta se encarga de fresar los electrodos. En el siguiente paso, el robot desplaza los electrodos para colocarlos ante el sistema de visión artificial SBO...-Q de alta calidad. "La cámara toma una fotografía transmitiendo todos los datos al sistema de robótica, para que se posicionen correctamente los electrodos y se puedan soldar correctamente las siguientes chapas", indica Winberg. "Además, el sistema de visión artificial se integra fácilmente en el sistema, y tras su parametrización es muy sencillo ponerlo en funcionamiento." El sistema no solamente incluye los detectores para la captación de las imágenes, sino también la electrónica de procesamiento y las interfaces (Ethernet/CAN) para la comunicación con unidades de control superiores (PLC). El propio sistema de cámara se encuentra dentro de un cuerpo que apenas tiene el tamaño de un envase de leche de 1 litro.

Tip Dresser para robot de brazo articulado

Tip Dresser para robot de brazo articulado de Volvo

A la derecha se aprecian los dos orificios para el fresado de los electrodos. A la izquierda, oculto en el cuerpo compacto, se encuentra la cámara de calidad que proporciona los datos necesarios para el nuevo posicionamiento de los electrodos.

Duración de ciclos reducidos a la cuarta parte

La imagen permite obtener en fracciones de segundo los datos sobre la orientación de la superficie de contacto, la longitud y el ángulo del electrodo y el punto de contacto con la chapa. Estos datos se envían a la unidad de control de los robots, donde se produce el ajuste necesario para los siguientes puntos de soldadura.

Winberg está entusiasmado: "De esta manera fue posible reducir de 35 a apenas 9 segundos la duración de los ciclos de fresado de los electrodos. Con ello alcanzamos prácticamente los ciclos de un plato giratorio de mecanizado de seis segundos". Considerando que en Olofström trabajan 300 robots de soldadura, se logra un ahorro de tiempo importante, y el aumento de la productividad es considerable.

Más rápido y más seguro

Proceso de soldadura de Volvo

Volvo trabaja constantemente en la mejora los procesos de soldadura.

Volvo Car Corporation

Olofström, Suecia

www.volvocars.com

Especialidad: fabricación de automóviles

ABB AB

Västerås, Suecia

www.abb.se/robotics

Especialidad: técnica energética, automatización de procesos de fabricación y de procesos continuos

  1. Este artículo fue publicado en la revista para clientes de Festo trends in automation 1.2014
  2. Imágenes: Volvo / BiMa Bild
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