Efector final para soldadura de placas electrónicas con el robot ABB IRB 120

Abstract

Resumen: Este artículo presenta el diseño y desarrollo de un efector final de soldadura para el robot IRB 120 de la Universidad Católica "San Pablo". El objetivo es automatizar la soldadura por puntos en placas electrónicas pre perforadas, brindando funcionalidad adicional al brazo para incrementar su utilidad. Adicionalmente esto va a mejorar el laboratorio de la universidad y potenciar las prácticas estudiantiles. El sistema diseñado realiza la soldadura automática por puntos con una precisión milimétrica de ±0,5 mm, alcanzando un porcentaje de éxito mayor al 90% efectuando hasta 16 soldaduras por minuto. La investigación plantea desde el diseño de la herramienta, su estructura y funcionamiento, la base- soporte de la placa, la caja de control, el sistema de aplicación de estaño y el controlador PID discreto para la regulación de la temperatura del cautín. Además, detalla la programación en RobotStudio para controlar el robot IRB 120 y presenta los resultados de pruebas realizadas para validar el rendimiento del efector final en condiciones reales de trabajo. El análisis estadístico de las pruebas muestra una probabilidad de falla del 7,2% en las soldaduras. El efector alcanza soldaduras precisas con altos porcentajes de éxito mediante el cumplimiento de parámetros específicos como temperatura de 200 °C, exposición al calor de dos segundos antes de la soldadura, la utilización de componentes pasantes y la aplicación de aproximadamente tres mm3 de estaño.Abstract: This article presents the design and development of a welding end effector for the IRB 120 robot of the Catholic University "San Pablo". The objective is to automate spot welding on pre-drilled electronic boards, providing additional functionality to the arm to increase its usefulness. Additionally, this will improve the university laboratory and enhance student practices. The designed system performs automatic spot welding with a millimeter precision of ±0,5 mm, reaching a success rate of more than 90%, performing up to 16 welds per minute. The research includes the design of the tool, its structure and operation, the base-plate support, the control box, the tin application system and the discrete PID controller to regulate the soldering iron temperature. In addition, it details the programming in RobotStudio to control the IRB 120 robot and presents the results of tests performed to validate the performance of the end-effector under real working conditions. Statistical analysis of the tests shows a 7,2% probability of failure in the welds. The effector achieves accurate welds with high success rates by complying with specific parameters such as temperature of 200 °C, heat exposure of two seconds before welding, the use of through components and the application of approximately three mm3 of tin.