Soldadura blanda selectiva de componentes con robots KUKA KR AGILUS

En el sistema de control ALNEA-ZEUS, la precisión de los robots contribuye la producción de cero errores.

Reducción del 50 % del tiempo de producción.

La empresa ALNEA Sp. z.o.o., con sede central en Varsovia, ofrece a sus clientes el desarrollo y la producción de dispositivos de prueba mecánicos, eléctricos o neumáticos totalmente automáticos o semiautomáticos. En este contexto, la empresa polaca se ha especializado en el proceso de soldadura blanda selectiva. ALNEA-ZEUS, el control desarrollado hace años por ALNEA, necesitaba una renovación sustancial para poder garantizar, también en el futuro, el cumplimiento de las normas de la Federación profesional de la industria de tarjetas de circuito impreso e industria electrónica (IPC), entidad de carácter internacional.

La idea era que la nueva versión del equipo de control de soldadura blanda abarcase todos los parámetros de procesos, como p. ej. la disposición de materiales relevantes para el proceso de soldadura, su posicionamiento exacto o el hecho de evitar las gotas de soldadura fuera de la zona de trabajo. ALNEA ha llevado a cabo el nuevo desarrollo en estrecha colaboración con KUKA Robotics de Augsburgo. Gracias a un robotKUKA KR AGILUS fue posible aumentar notablemente la precisión del proceso de soldadura blanda, eliminar fuentes de error y reducir un 50 % el tiempo de producción

La técnica de soldadura denominada Through-Hole-Technology (THT) demanda una gran precisión. Los parámetros variables como la cantidad de fundente, el tiempo y la temperatura de precalentamiento, el tiempo de aplicación o la temperatura de soldadura tienen una gran influencia en la calidad. Además, hay que tener en cuenta influencias sujetas al material. Las pequeñas estructuras y las distancias reducidas entre los componentes, que no deben salpicarse, no dan cabida al error. En la THT, los procesos de reparación demandan tiempo, gastos y, a menudo, no son reproducibles o, en ocasiones, ni siquiera se permiten.

Por ello, el objetivo de la industria electrónica es alcanzar la producción de cero errores. "Un proceso de soldadura selectiva controlado de manera fiable es el decisivo, primer paso dirigido a la producción cero errores para nuestros clientes", afirma Krzysztof Kamiński, Presidente de ALNEA Sp. Z.o.o. 

Evitación de errores mediante control de proceso y corrección

Una de las causas importantes de los errores en el proceso de soldadura blanda selectiva son los puentes de soldadura blanda, que, por ejemplo, se generan en la soldadura blanda sin plomo debido al peso más ligero de la aleación de soldadura blanda o si no se aplica suficiente fundente. Por lo tanto, todos los pasos de proceso relacionados deben controlarse de forma fiable. Los módulos colocados de forma imprecisa o errónea también pueden causar problemas en el proceso de soldadura blanda selectiva. El control de su posición y su posible corrección también son determinantes.


La precisión requerida para este proceso de soldadura blanda solo la puede garantizar un robot moderno

Krzysztof Kamiński, presidente de ALNEA Sp. Z.o.o.

Además de la evolución del control, ALNEA vio la necesidad de instalar un robot que ejecute el proceso de soldadura blanda y que posiciones los componentes de forma precisa. En la búsqueda de un modelo adecuado, ALNEA se decantó por la colaboración con KUKA. "Para nosotros fue determinante la relación favorable de calidad-precio y el apoyo del equipo de KUKA", explica.

El unidad de control KUKA KR C4 cumplía además, con el requisito de ALNEA de que el control del proceso se realizara a través de un dispositivo de mando sencillo. Ya que su estructura abierta facilita la integración técnica sencilla en entornos de máquina ya existentes.

Pequeño, rápido y preciso: el KUKA KR 6 R900 sixx

ALNEA se decantó por un KR 6 R900 sixx de la serie KR AGILUS como prototipo. La serie destaca por su velocidad extrema y su gran precisión y repetibilidad. Gracias a su estructura simétrica, los robots KR AGILUS aprovechan de forma idónea su volumen de trabajo. Para lograr unos contornos extremadamente delgados para el uso en espacios muy reducidos, los robots pequeños de KUKA llevan toda la alimentación de energía en el interior.

El KR 6 R900 sixx no solo garantiza la máxima precisión y velocidad de trabajo con una construcción compacta. Sino que con una carga de hasta 6 kg y un alcance máximo de 900 mm, este robot obtiene un precisión de repetición inferior a ±0,03 mm y es, por ello, el mejor capacitado para los retos del proceso de soldadura blanda. Por norma general, aparte del KR 6 R900 sixx también se pueden combinar otros modelos de robot de KUKA con el nuevo sistema de control ALNEA-ZEUS.

Célula de soldadura blanda con el KR 6 R900 sixx.

Órdenes directamente a través del dispositivo de mando

"En la integración de la solución de automatización basada en robótica había que adaptar a la perfección la comunicación entre el dispositivo de mando del dispositivo de soldadura blanda y el dispositivo de mando del robot.", describe Kamiński uno de los desafíos. Según él, para ello, cargaron un paquete de software para el control de los parámetros del proceso de soldadura blanda selectiva en la memoria del robot. Así, los clientes de ALNEA pueden controlar el robot directamente en el proceso de producción mediante el KUKA smartPAD.

Vía comunicación de Ethernet se emiten órdenes al dispositivo de control ALNEA-ZEUS. El dispositivo de control, ejecuta entonces la orden, en función del hardware y software del correspondiente cliente. Esta solución no necesita un dispositivo PLC o HMI y tampoco precisa de ninguna interfaz adicional

El resultado: un reducción del tiempo de proceso del 50 % y minimización de errores

El KUKA KR 6 R900 sixx cumple con precisión las tareas que se le asignan en el proceso de soldadura selectiva: Por un lado, ejerce el control sobre los movimientos del soplete, y, por otro, mantiene las placas en posición fija. Gracias a la solución de automatización basada en tecnología robótica, desarrollada por ALNEA todos los parámetros del proceso de soldadura selectiva pueden supervisarse mediante el aparato de manejo con la mayor fiabilidad. Además, todos los datos que suministra el robot KUKA se transfieren al sistema para su uso.

En este contexto cabe destacar, entre otros, el control de la alimentación de componentes y su posicionamiento, así como la activación de otros equipamiento externos. Este hecho no solo ha contribuido a una considerable reducción de los errores, sino también a un evidente aumento de la productividad. "Con la nueva solución hemos reducido el tiempo de proceso en un 50 %", destaca Kamiński.

Gracias al control del proceso a través del dispositivo de mando se puede planificar mejor la formación de los empleados y clientes. Ahora ya no hace falta utilizar a tres personas distintas: especialistas de procesos, especialistas de robot y especialistas de controles. Después de una formación breves, el propio operario podrá controlar el proceso y el robot de soldadura.

El robot mantiene la placa en su sitio y controla el movimiento del soplete.

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