CONTROLADORES COMERCIALIZADOS EN EL MERCADO MUNDIAL QUE

Se hace de una vitalidad incomparable implementar la tecnología antes descrita, en nuestro país. Se han podido diseñar y desarrollar en nuestra industria, hardware y software sencillos que permiten determinados métodos de control (en aquellas ramas de la industria que se implementan), pero el proceso de soldadura con transferencia por cortocircuito es un todo

por lo que se debe controlar cada instante del procedimiento, combinando cada ciclo short- by-short current command y el comando (long-term).

Por ello se hace necesario adquirir un equipo controlador que permita indicar a la fuente como disponer de la corriente y el voltaje que sea necesario en cada instante. Muchos de estos dispositivos que se comercializan actualmente se encuentran adjuntos a la máquina en sí, por lo que, para adquirirles hay que disponer de todo el equipamiento, incluyendo un robot que es complementario a la máquina de soldadura.

Un ejemplo de ello es la actual máquina de soldar de Panasonic YD-350 GB2.

Las fuentes de potencia para el proceso MIG/MAG han evolucionado notablemente con la incorporación de la tecnología digital para el control del proceso.

Una de estas fuentes de nueva generación, es la Panasonic YD-350 GB2, una máquina de soldar completamente digital, pensada para trabajar en conjunto con un robot Panasonic. El software del controlador del robot integra la máquina de soldar con el robot de forma completa e intuitiva.

Una de las ventajas de la YD-350 GB2 con respecto a otras máquinas, es lo eficaz de su control digital. Éste la hace idónea para el soldeo de chapa de acero de pequeño espesor. Es una máquina adecuada para el sector de automoción, carpinterías metálicas, fábricas de electrodomésticos y similares.

La fuente Panasonic YD-350 GB2 ha presentado un comportamiento muy fino y superior a la media en transferencia por cortocircuito, mientras que en transferencia spray las diferencias no son tan importantes. El sistema de alimentación del hilo es excelente, siendo responsable, en buena medida, de la calidad de las soldaduras y la robustez del proceso, exhibidas por la máquina.

El robot y la fuente de potencia Panasonic se configuran como un conjunto perfectamente integrado y es una buena solución para aquellos usuarios que deseen un alto grado de realización. Además, el sistema permite la programación de todos los equipos desde un único panel de control, lo que disminuye los costes asociados a la puesta en marcha de nuevos procesos

Figura 3.1 Modelos de máquinas de soldar GB2 de Panasonic

Las nuevas máquinas de soldar GB2 para soldadura MAG / CO2, se han desarrollado con la última tecnología de Panasonic.

Disponibles en dos versiones (350 y 500 A) están controladas por completo de forma digital y ofrecen una soldadura de alta calidad y sin proyecciones.

El comienzo de arco es instantáneo y poseen una excelente conexión con el robot Panasonic VR-GII.

Beneficios para el cliente:

• Menos proyecciones, fiabilidad, soldadura de alta calidad con menores costes de producción.

• Contrastada calidad que implica bajo mantenimiento y costes de servicio. • Fácil establecimiento de parámetros mediante la ruleta de selección. • Compactas y ligeras

TAWERS todos los controles como el del procesador de datos y la programación (controller), el alimentador de hilo y el del propio robot están fusionados en la misma CPU de 64 Bits. Esta técnica origina una velocidad de comunicaciones un 250% más rápida y elimina el retraso en el flujo de información entre dispositivos.

El impacto de TAWERS en su mejora de la productividad y la calidad es enorme, destacando los siguientes elementos:

1. SP-MAG. Nuevo sistema de cortocircuito SPMAG que trabaja con casi total ausencia de proyecciones, de modo similar a la soldadura pulsada MIG (GMAW), originando una excelente calidad, al tiempo que minimiza la distorsión y las proyecciones.

2. Arc Lift start and end. Cuando el hilo de soldadura avanza hasta tocar el material a soldar e inicia el arco, aparece una señal detectando corriente. En ese momento, el robot se aleja en modo “lift start”. Esto mejora la vida del robot, aumenta la productividad y reduce costes.

3. Control automático de la extensión del cordón de soldadura. TAWERS trabaja con controles de alta velocidad y detecta instantáneamente las desviaciones del hilo. 4. Monitor del Arco. Este sistema guarda los parámetros de soldadura estándares, y

compara el nivel del momento con los ya guardados. Además, almacena un fichero diario para posterior análisis que aseguren la calidad, y al mismo tiempo proporciona un análisis altamente sofisticado del proceso de soldadura, documentando y grabando la forma de onda del arco cada 5 microsegundos, una opción sin precedentes.

Principales Ventajas de TAWERS

• Proyecciones extremadamente bajas y bajos niveles de transferencia de calor.

• Capacidad para cambiar de soldadura pulsada a no pulsada y otra vez a pulsada.

• Respuesta cinco veces más rápida. • Sofisticado sistema de refrigeración.

• Eliminación de errores debidos a contaminación de partículas de soldadura. • Diseño más eficiente, libre de mantenimiento.

• Mayor fiabilidad.

Figura 3.2 Máquina de soldar de Panasonic TAWERS.

La máquina de soldar de arco pulsado Panasonic YD-200 AC2 es otra de las ofertas de Panasonic.

Esta máquina de soldar desarrollada por Panasonic, que posibilita la soldadura más avanzada MIG en aluminio y que está especialmente indicada para materiales finos. La tecnología de la máquina asegura un resultado uniforme desde la generación del arco hasta el final del cordón.

Características:

• Comienzos de arco reducidos (sin llama). El comienzo de arco mejora con el nuevo control de pulso CDM (Current Detect Masking)

• Mas fácil de soldar placas finas que con una máquina TIG (incluso juntas con pequeñas operaciones)

• Fácil manejo de parámetros (posibilidad de cambio de la penetración): Ajuste fino de la soldadura.

• Disminución de las proyecciones

• Conexión digital con el robot Panasonic. Todos los parámetros ajustables desde el “teach pendant” (mando manual del robot)

Beneficio para el cliente:

Reemplazando la soldadura TIG con la soldadura MIG de la YD-200AC2, el cliente mejora la productividad, ya que la soldadura es de 3 a 5 veces más rápida que con la TIG

En realidad, teniendo en cuenta lo estudiado en las patentes anteriores y los dispositivos que se comercializan hoy en día en el mercado mundial, lo adecuado sería adquirir tales controladores donde cuyo software pudiera también controlar dicho equipo de soldar (o robot para el caso de GB2) además del proceso de soldadura.

Es decir, como habíamos comentado anteriormente en las exposiciones de las patentes, se hace necesario un controlador externo que controle el proceso de soldadura y coopere con la fuente de potencia. El controlador provee una orden a la fuente indicando la magnitud de corriente necesaria. La fuente de potencia incluye su propio controlador. Como tal la fuente es controlada también por un controlador externo. Es necesario que exista un adecuado sincronismo entre el análisis de los fenómenos ocurridos durante el proceso y las posibles respuestas del equipo valoradas por el controlador.

Estos controladores, en la mayoría de sus casos, como pudimos apreciar anteriormente, se encuentran unidos a un equipo con determinadas características por lo que pudiera ser difícil implementarle de forma independiente a tales dispositivos.

Dominar y poseer dicha tecnología aportaría para la industria nacional un significativo brinco de ascenso en la búsqueda de la calidad. Por ello sería recomendable adquirirle en el

y características para implementarle en nuestro país.

No obstante si tenemos en cuenta dichas características, adquiridas en el estudio de sus principales funciones, los conocimientos de los dispositivos microprocesadores, software y funcionamiento de hardware de los equipos, pudiera diseñarse en nuestro país un determinado sistema que resuelva los principales problemas del proceso de soldadura, aunque se hace totalmente necesario, dado el desarrollo que ha alcanzado tal rama de la industria, el empleo de fuentes de potencia que tengan una capacidad de cambiar su corriente de salida muy rápidamente y un rápido control. Esta fuente puede ser un sistema de fuente inversora con una muy baja impedancia de salida, o un conmutador (switcher), en el secundario, teniendo presente que conmutar grandes corrientes proporciona problemas de fiabilidad y pérdidas en la conmutación, así como el uso de dispositivos de gran velocidad de procesamiento, comunicación y respuesta a determinado fenómeno.

Este diseño (o equipo implementado) debe también incluir la determinación de cuando el corto está por concluir, obteniendo la primera derivada de la potencia. Se debe asegurar la tarifa del burn-off sobre una base corto-por-corto, (la más empleada en las patentes más modernas) ya que es en gran parte independiente del voltaje del arco, y predominantemente una función de la corriente del arco, pues el control es menos complejo e inexacto. Se debe controlar además el tamaño de la gota de metal fundido como un proceso para reducir las salpicaduras y tener presente el calor transmitido al alambre. Debe ofrecer también un control adecuado de la energía empleada en la soldadura con protección gaseosa y proporcionar el control independiente de las transiciones entre los estados de arco y cortocircuito.

3.3 Conclusiones

Controlar en tiempo real el proceso de soldadura es un factor indispensable para la obtención de una buena calidad en la unión soldada.

ajustar cada parámetro del proceso en el propio instante en que se realiza la soldadura, de acuerdo a los requisitos propuestos

En nuestro país se desconocen prácticamente las ventajas que se obtienen al explotar dicha tecnología, sus características y funciones, por lo que siquiera, se la ha podido diseñar ni adquirir en el mercado mundial.

Una vez obtenida la información más reciente de las características generales, modos de funcionamiento de los sistemas de hardware y software, su importancia y aplicación, circuitos electrónicos, interfases, etc., podemos decir que se hace indispensable implementar estos dispositivos controladores en nuestra industria, dadas las ventajas que proporcionan al optimizar la calidad y eficiencia de la producción, disminuyendo los riesgos de inestabilidad.

Este estudio puede ofrecer nuevos caminos a transitar en el mundo del control del proceso de soldadura con transferencia por cortocircuito, a especialistas, investigadores y diseñadores de equipos para soldar, así como para los ingenieros encargados de proyectar producciones de alta calidad, al permitir el análisis del funcionamiento y las características de los controladores, que en conjunto con otros conocimientos pudieran generar la mecha del nuevo diseño para llegar implementar tal tecnología en nuestro país.

En el presente trabajo se realiza un estudio detallado sobre el empleo de los dispositivos controladores en los procesos de soldadura con transferencia por cortocircuito, cuales son sus características más generales, aspectos de su funcionamiento y la importancia de su empleo como medidor en la calidad del proceso en tiempo real.

Además, se realizó una búsqueda bibliográfica de las principales patentes que permitió valorar la evolución y el nivel de de desarrollo tecnológico alcanzado por dichos dispositivos y establecer una comparación de las versiones más modernas de estas tecnologías.

Se destacan los modos más generales de trabajo materializados por hardware y software, los detalles de su funcionamiento dentro del proceso y puestas en práctica, características y descripción de cada uno de los algoritmos de trabajo seguidos en cada momento del proceso de control basados en la utilidad del análisis e interpretación de los parámetros físicos que intervienen en la soldadura (voltajes, corrientes, potencia, calor o energía). Se realizó un estudio de la situación actual de la industria cubana respecto al desuso y desconocimiento de las bondades que brinda esta nueva tecnología.

En correspondencia a ello se hizo una propuesta de adquisición de estos dispositivos de control teniendo en cuenta la complejidad tecnológica del los mismos, sus variantes más modernas y el poder adquisitivo dentro del mercado mundial. O el reto de realizar, con los nuevos conocimientos que puedan resultar de este estudio y de estudios posteriores, el diseño de un dispositivo que a merced de los recursos poseídos cumpla con las funciones y requisitos del control de la soldadura en tiempo real.

En nuestro país esta tecnología de control de la soldadura por arco con transferencia por cortocircuito es totalmente desconocida, siquiera se tenía información alguna antes de la presente investigación por lo que se estaba muy lejos de poder implementar dichos equipos en nuestra industria.

Por ello, nuestra recomendación es que teniendo en cuenta el presente trabajo como fuente y base de información se investigue mucho más a fondo sobre esta tecnología y se realice un estudio bien minucioso y detallado sobre la misma. El uso de esta tecnología se hace una necesidad para obtener la calidad en el proceso de soldadura.

Recomendamos además, que se sustituya la tecnología actual por otra de punta que posibilite el control en tiempo real del proceso de soldadura en el que se valoren instantáneamente los parámetros físicos que nos brinda este fenómeno. Y poder manipularles por un sistema interactivo entre usuario y proceso según sea lo requerido.

[1] ENELDO LOPEZ M, MARIANO ZERGUERA I, ALEXIS MARTĺNEZ DEL S, VICENTE CANTÚ G. (2000). Metodología de diseño de fuentes de soldadura por arco eléctrico. Ingenierías. 2000. Vol. III, No 9, Octubre-Diciembre 2000.

[2] EVALUACIÓN DE LA NUEVA MÁQUINA DE SOLDAR DE PANASONIC YD- 350 GB2. (2005). Boletín Informativo No 18. Inser Robótica. Diciembre 2005.

http://www.inser-robotica.com.

[3] FLOOD DALEA, ROTHERMELRONALD R. (2004). Métodos y aparatos para controlar un sistema de soldadura. U.S.-Pat. No. 6,794,608.

http://www.uspto.gov/patft/index.html

[4] HUISMANN GERD, HENNECKE PETER, HUTCHISON RICHARD M., KUIPER LORI, MATUS TIM A. Métodos y aparatos para controlar un sistema de soldadura. U.S.-Pat. No. 6, 969,823. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[5] HUITCHISO RICHARD, HOLVERSON TODD, UECKER JAMES. (2001). Métodos y aparatos para la soldadura de arco. U.S.-Pat. No. 6.326.59.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[6] HUTCHISON RICHARD M. (2006). Método y aparato para la soldadura por cortocircuito. U.S.-Pat. No. 6, 995,338. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[7] HUTCHISON RICHARD, HOLVERSON TODD, UECKER JAMES. (2004). Métodos y aparatos para la soldadura. U.S.-Pat. No. 6,087,626.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[8] HUTCHISON RICHARD, HOLVERSON, TODD, UECKER JAMES. (2004). Métodos y aparatos para soldar.U.S.-Pat. No. 2004023851.

MICROCONTROLLER. http://www.alldatasheet.com/

[10] MIZUNO MASANORI, SEGAWA HIROHISA, MIZUNO TAKAJI. (1984). Fuente de energía consumible de la soldadura de arco. U.S.-Pat. No. 6,087,626.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[11] NAKANISHI SADAO, NAKIJAMA YOSHIJIRO, KAWANO HITOSHI, IHOCHI AKIHIKO. (1985). Métodos y dispositivos para controlar la fuente de alimentación de la soldadura para evitar el salpicón. U.S.-Pat. No. 4,544,826.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[12] NORRISH JOHN, COOK CHRISTOPHER DAVID, CUIURI DOMINIC, DEAN GARY. (2003). Sistema de control de la soldadura. U.S.-Pat. No. 6, 512,200.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[13] PARKS JOHN M, STAVA LLIOTT K. (1991). Aparatos y métodos de soldadura de arco. U.S.-Pat. No. 5, 003,154. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[14] PARKS JOHN M, STAVA LLIOTT K. (1989) Aparatos y métodos de soldadura de arco. U.S.-Pat. No. 4, 866,247. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[15] PARKS JOHN M, STAVA ELLIOTT K. (1988). Métodos y dispositivos para controlar un sistema de soldadura por cortocircuito. U.S.-Pat. No. 4, 717,807.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[16] SHIMOGAMA SHIGERU. (1995). Método de funcionar un aparato de soldadura de arco. U.S.-Pat. No. 5,412,175. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[17] SISTEMAS DE CONTROL Y MONITORIZACIÓN PARA LA SOLDADURA. (2003). Metal Univers. Enero-Febrero 2003.

[18] STAVA ELLIOTT K. (1990). Aparato para la soldadura de arco. U.S.-Pat. No. 4.972.064. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[19] STAVA ELLIOTT K (1991). Aparatos y métodos para controlar un ciclo completo de soldadura. U.S.-Pat. No. 5, 001,326. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[20] STAVA ELLIOTT K (1991). Sistema y método de soldadura de arco. U.S.-Pat. No 5,148,001. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[21] STAVA ELLIOTT K. (1999). Soldadura de la pipa del cortocircuito. U.S.-Pat. No 5,961,863. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[22] STAVA ELLIOTT K. (2000). Soldador por cortocircuito. U.S.-Pat. No 6,051,810. http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[23] TABATA YOICHIRO, UEGURI SHIGEO, MIZUNO TAKAJI, SEGAWA HIROISA, HIRAMOTO SEIGO. (1984). Máquina de soldadura de arco con transferencia por cortocircuito. U.S.-Pat. No. 4, 485,293.

http://www.uspto.gov/patft/index.html.

[24] TAWERS, LA MÁQUINA DE SOLDAR DE PANASONIC. (2005). Boletín Informativo No 18. Inser Robótica. Diciembre 2005. http://www.inser-robotica.com.