Desarrollo de un gripper de soldadura por puntos acoplable para un robot de seis grados de libertad

Abstract

El presente trabajo desarrolla un sistema acoplable, diseñado para realizar soldaduras por punto, que se integra con el robot KUKA de seis grados de libertad, llamado gripper. El método de soldadura por puntos es ampliamente utilizado en industrias como la automotriz, ferroviaria, de electrodomésticos, muebles metálicos, electrónica, edificación y construcción médica. Es decir, está presente en áreas tecnológicas emergentes que a la fecha de 2022 el mercado global de esta soldadura en particular está valorado en US$ 378.1 millones y se estima que para el 2031 crecerá a un valor de US$622.3 millones. Eso quiere decir que la presente investigación pretende ofrecer un uso más optimizado de esta tecnología de cara a la necesidad que plantea el future de esta industria. El sistema autónomo para desarrollar tendrá la finalidad de enviar instrucciones de movimiento en conjunto al robot KUKA y al gripper para realizar el proceso de soldadura por puntos. La programación y simulación del presente desarrollo se realizará con la ayuda del software KUKA Sim, el cual servirá de apoyo para calcular con precisión los movimientos y posiciones que debe reproducir el robot para soldar de manera precisa sobre las placas metálicas a unir. Otro factor para considerar será la presión que ejercerán las pinzas de cobre, el tiempo y la electricidad de exposición los materiales. Los resultados se medirán en función del tiempo que se ahorrará por cada soldadura, prescindir de operarios para reducir el trabajo manual y por tanto aumentar el factor de seguridad al exponer menos al personal al momento de soldar.

This study develops an attachable system designed to perform spot welding, which integrates with the six-degrees-of-freedom KUKA robot, referred to as the gripper. The spot welding method is highly demanded in the current market by industries such as automotive, railways, appliances, metal furniture, electronics, construction, and medical construction. In other words, it is present in emerging technological areas, with the global market for this particular welding method valued at US$378.1 million as of 2022, and it is estimated to grow to US$622.3 million by 2031. This means that the present research aims to offer a more optimized use of this technology in response to the future needs of this industry. The autonomous system to be developed will have the purpose of sending movement instructions to both the KUKA robot and the gripper to carry out the spot welding process. The programming and simulation of the present development will be done with the help of KUKA Sim software, which will serve as support to accurately calculate the movements and positions the robot must reproduce to precisely weld the metal plates to be joined. Another factor to consider will be the pressure exerted by the copper clamps, the time, and the exposure of the materials to electricity. The results will be measured based on the time saved per weld, the elimination of operators to reduce manual labor, and therefore, increasing the safety factor by reducing personnel exposure during welding.