Cella robotizzata: componenti, layout e preventivo

Due proposte di cella di saldatura robotizzata con lo stesso robot possono avere ambiti molto diversi. La differenza raramente risiede nel braccio. Risiede nel posizionatore, nel dispositivo, nella sorgente, nelle protezioni e in chi è responsabile dell'avviamento. Chi confronta basandosi sul robot sta confrontando l'elemento che meno determina il risultato.

Questo articolo descrive ogni componente, i layout più utilizzati e la lista di ciò che deve essere definito prima di richiedere un preventivo. La decisione precedente, relativa alla scelta se robotizzare o meno il processo, è contenuta nella guida alla saldatura robotizzata.

Robot di saldatura e cella: qual è la differenza

Il robot di saldatura è il braccio a 6 assi con il suo controller. La cella di saldatura robotizzata è il sistema completo che riceve pezzi puntati e consegna pezzi saldati, con ciclo noto e sicurezza documentata. Per la ISO 10218, è questa applicazione, e non il robot isolato, che deve essere progettata e validata.

I componenti, uno per uno

Componente	Funzione nella cella	Cosa verificare nell'offerta
Robot di saldatura	Guida la torcia lungo la traiettoria programmata	Portata sul pezzo già montato nel dispositivo, ripetibilità
Controller e quadro elettrico	Comando del robot e degli assi esterni, con arresto di emergenza e interruttore generale	Quanti assi esterni controlla in movimento coordinato
Generatore di saldatura e alimentatore di filo	Fornisce l'arco con parametri stabili	Comunicazione integrata al controller del robot, processo e ciclo di lavoro
Torcia e stazione di pulizia	Conduce filo, gas e corrente; la stazione pulisce l'ugello	Raffreddamento compatibile con la corrente e il ciclo
Dispositivo di fissaggio	Garantisce che il giunto sia sempre nello stesso punto	Chi progetta, chi fabbrica e come viene caricato il pezzo
Posizionatore	Ruota e inclina il pezzo per garantire accesso e posizione di saldatura	Numero di assi, carico, sincronismo con il robot
Guida lineare	Sposta il robot lungo pezzi lunghi	Classe di carico e ripetibilità
Protezioni e interblocchi	Impediscono l'accesso alla zona pericolosa con il robot in movimento	Ambito della sicurezza e documentazione in portoghese
Aspirazione fumi	Capta i fumi nel punto di saldatura	Se è incluso nell'ambito o resta a carico del cliente
Interfaccia operatore	Selezione del programma, avvio, diagnostica	Registrazione della produzione e degli allarmi

Nella linea QJAR, robot, quadro di controllo, generatore di saldatura digitale, posizionatori e guida lineare provengono dallo stesso produttore, e il generatore di saldatura ha una comunicazione integrata al controller del robot.

Quale robot per la saldatura

Per la saldatura ad arco, l'utensile è leggero. Ciò che decide sono la portata e la ripetibilità.

Modello	Carico (kg)	Sbraccio (mm)	Ripetibilità (mm)	Massa (kg)
QJRH4-1A	4	1.410,5	±0,03	150
QJR6-1400H	6	1.456	±0,08	150
QJR6-2000H	6	2.014	±0,08	230

La differenza tra circa 1,4 m e 2 m di portata non è un dettaglio. Con una portata maggiore il robot copre pezzi più larghi o due stazioni senza guida lineare. Con una portata minore la cella risulta compatta e il braccio lavora in posture più favorevoli su pezzi piccoli. La risposta deriva dall'involucro del pezzo già montato sul dispositivo di fissaggio e sul posizionatore. I criteri generali di lettura della scheda tecnica sono presenti nella guida del robot industriale.

Dispositivo di fissaggio: dove inizia la qualità

Il robot porta la torcia sempre nello stesso punto. Spetta al dispositivo garantire che la giunzione si trovi in quel punto. Esso deve posizionare il pezzo tramite riferimenti stabili, sopportare la deformazione causata dal calore senza bloccare il pezzo dopo la saldatura e lasciare libero il passaggio alla torcia.

Tre domande aiutano a valutare la proposta: chi progetta il dispositivo, come l'operatore carica e verifica il pezzo, e quanto tempo richiede il cambio per un altro prodotto. Nelle famiglie di pezzi, un dispositivo con parti intercambiabili riduce questo tempo di cambio.

Posizionatori

Il posizionatore esiste per due motivi: portare ogni giunto nella posizione di saldatura più favorevole, preferibilmente quella piana (PA secondo la ISO 6947), e garantire l'accesso alla torcia senza che qualcuno debba girare il pezzo.

Tipo	Come lavora	Pezzo tipico
1 asse	Testa e contropunta con servomotore	Pezzi lunghi, che ruotano attorno alla propria lunghezza
2 assi	Rotazione e inclinazione	Pezzi volumetrici saldati in posizione piana
Tipo L	Due assi a braccio L, con libero accesso attorno al pezzo	Pezzi con cordoni su molte facce
3 assi	Cambio stazione: l'operatore carica un lato mentre il robot salda l'altro	Produzione continua con carico manuale

Ciò che rende il posizionatore parte del processo è il movimento coordinato. Robot e posizionatore si muovono insieme, in modo che la torcia mantenga velocità e angolo costanti rispetto al giunto mentre il pezzo gira.

Binario di spostamento

Quando il pezzo è più lungo della portata del robot, il braccio inizia a muoversi su un binario, che funziona come un asse aggiuntivo. Il binario della linea utilizza una cremagliera a ingranaggi elicoidali, servomotore e guide lineari, in tre classi:

Classe	Carico totale (kg)	Carico al polso (kg)	Ripetibilità (mm)
Leggera	fino a 1.000	fino a 50	±0,08
Media	fino a 3.000	fino a 300	±0,10
Pesante	fino a 10.000	fino a 1.000	±0,15

Nella saldatura, la ripetibilità del binario viene calcolata insieme a quella del robot. Per questo la classe del binario viene scelta in base al pezzo e al processo, non solo al peso del braccio.

Layout più utilizzati

Layout	Quando si applica	Punto di attenzione
Una stazione con tavolo fisso	Pezzi piccoli, saldati senza riposizionamento	Il robot attende durante il cambio pezzo
Due stazioni	Volume continuo con carico manuale	La separazione tra la stazione in saldatura e la stazione in carico
Testa e contropunta	Travi, assi, chassis e altri pezzi lunghi	Rigidità del dispositivo lungo la lunghezza
2 assi o tipo L	Pezzi con cordoni su più facce	Carico e centro di gravità dell'insieme pezzo e dispositivo
Robot su rotaia	Pezzi più lunghi della portata del robot	Classe della rotaia e cablaggio

I layout si combinano. Una cella per pezzi lunghi può avere rotaia e testa e contropunta. Una cella ad alto volume può avere due stazioni, ciascuna con posizionatore.

Sicurezza e ambiente

La cella di saldatura somma i rischi di un robot in movimento a quelli dell'arco: radiazioni, schizzi e fumi. In pratica ciò significa una chiusura che contenga le radiazioni dell'arco, accesso al carico protetto da porta interbloccata o da dispositivo di rilevamento presenza, riarmo con visione completa dell'area ed estrazione nel punto di saldatura.

Il riferimento in Brasile è la NR-12, che riconosce le ISO 10218 per i sistemi robotici. Ciò che la norma richiede, voce per voce, è descritto in NR-12 nella cella robotizzata. Vale la pena verificare se l'ambito di sicurezza e la documentazione in portoghese sono inclusi nell'offerta o esclusi.

Cosa definire prima di richiedere un preventivo

Una proposta comparabile nasce da una richiesta completa:

Disegni o modelli 3D dei pezzi, con le giunture indicate.
Materiale, spessori e processo attuale di saldatura.
Lunghezza totale del cordone per pezzo.
Volume annuale, dimensione del lotto e numero di turni.
Tempo di ciclo desiderato per pezzo.
Tolleranze dei pezzi che arrivano alla saldatura.
Criterio di accettazione del cordone e norma applicabile.
Area disponibile e altezza libera.
Servizi presenti in loco: tensione trifase, aria compressa, gas e aspirazione.
Chi fornisce i dispositivi e chi gestisce la cella.

Con questi dati la discussione smette di riguardare il robot e si concentra sul risultato: pezzi per turno, qualità e tempi di avvio. L'impatto di ogni blocco sull'investimento è descritto in quanto costa un robot industriale, mentre i criteri per valutare chi eseguirà l'intervento sono nell'articolo sull'integratore di robot.

Quattro errori compaiono frequentemente in questa fase:

scegliere il robot prima di definire posizionatore e dispositivo;
richiedere un preventivo senza indicare la tolleranza dei pezzi che arrivano alla saldatura;
trattare aspirazione e sicurezza come elementi da risolvere successivamente;
dimensionare per un singolo pezzo e dimenticare la famiglia che seguirà.

Domande frequenti

Cosa compone una cella di saldatura robotizzata?

Robot di saldatura con controller, sorgente di saldatura con alimentatore di filo, torcia con stazione di pulizia, dispositivo di fissaggio, posizionatore o tavola, protezioni con interblocco, aspirazione fumi e interfaccia operatore. A seconda del pezzo, si aggiungono anche binario e una seconda stazione di carico.

Qual è la differenza tra robot di saldatura e cella di saldatura robotizzata?

Il robot di saldatura è il braccio con il controller. La cella è il sistema che produce: robot, sorgente, torcia, posizionatore, dispositivo, sicurezza e operatività. Le offerte che sembrano equivalenti per il robot differiscono proprio negli altri elementi.

Quando la cella necessita di un posizionatore?

Quando il pezzo presenta cordoni su più facce o quando la qualità richiede saldatura in posizione piana. Il posizionatore ruota e inclina il pezzo per portare ogni giunto nella posizione migliore e garantire l'accesso alla torcia senza riposizionamento manuale.

Una stessa cella salda pezzi diversi?

Sì. Ogni pezzo ha il suo dispositivo e il suo programma, e il cambio è pianificato nel progetto. Famiglie di pezzi simili sfruttano lo stesso posizionatore e parte dei dispositivi, riducendo i tempi di cambio.

La cella di saldatura robotizzata deve rispettare la NR-12?

Sì. La NR-12 si applica alla cella come macchina, e il punto 12.1.12 riconosce come conformi i sistemi robotici che seguono la ISO 10218-1, la ISO 10218-2 e la ISO/TS 15066. La norma richiede protezioni, interblocchi, arresto di emergenza e manuale in portoghese; la formazione, che essa attribuisce al datore di lavoro, vale la pena includerla nell'ambito del progetto.

Parla con BR Robotics

BR Robotics progetta e integra celle di saldatura con robot QJAR in Brasile. Inviate il pezzo, il volume e il ciclo desiderato: la risposta include il modello indicato, il layout della cella e il preventivo. Contatta BR Robotics o vedi robot, posizionatori e binari.