Robótica CNC: 5 Claves para Impulsar la Productividad y la Seguridad en tu Taller

En algún momento, todos necesitamos ayuda con el levantamiento de cargas pesadas.

Para los talleres de mecanizado CNC, eso puede significar robots para levantar, posicionar y empaquetar fundiciones metálicas, algunas de cientos de kilos. También implica menos estrés físico y mental en los empleados, el activo más valioso de cualquier taller de mecanizado.

Trabajar junto a un robot puede mejorar la productividad del operador al encargarse de tareas repetitivas y físicamente exigentes. La robótica CNC aumenta la velocidad, mejora la eficiencia e impulsa la repetibilidad, lo que se traduce en una mejor calidad.

Los robots de fabricación CNC pueden realizar muchas tareas, reduciendo el estrés físico en los trabajadores del taller.

Consejo #1: Explora las Funciones que Realizan los Robots

Gracias a la robótica, muchos procesos de fabricación pueden actualizarse para automatizar trabajos de gran volumen. ¿Qué pueden hacer los robots de mecanizado? Con el diseño adecuado y la programación correcta, son increíblemente versátiles. La robótica industrial en un entorno de taller CNC suele encargarse de tareas simples pero cruciales.

9 Tareas. 1 Robot.

Aquí tienes un ejemplo de nueve tareas, todas realizadas en este orden (y de la misma manera cada vez) por un solo robot:

1. Localizar y orientar una fundición en un contenedor mediante un sistema de visión
2. Agarrarla y levantarla
3. Soplar el utillaje para eliminar virutas antes de la carga
4. Cargarla en una máquina CNC para el mecanizado
5. Tras el mecanizado, soplar la pieza y devolver el refrigerante a la máquina
6. Descargar la pieza mecanizada
7. Desbarbar la pieza (eliminar bordes afilados y rebabas del mecanizado)
8. Lavar la pieza cargándola y descargándola en una lavadora
9. Colocar la pieza en una cinta transportadora de salida

Aunque son nueve pasos individuales, es un ejemplo muy simple. Un robot también puede aplicar una matriz de datos en una pieza para su trazabilidad; puede muestrear piezas para auditorías de calidad; y, si hay varias piezas, el robot las controla sin confundirlas.

Exploremos las diferentes funciones de un robot:

• Recoger piezas — Las piezas pueden recogerse de contenedores, cintas transportadoras, soportes y utillajes. Cuando las piezas no se colocan de forma repetida, como en un contenedor o en una cinta, se utilizan sistemas de visión para localizarlas y orientarlas antes de agarrarlas y levantarlas
• Voltear/manipular/mover piezas — Un robot puede girar una pieza, colocarla en un soporte y volver a agarrarla por el lado opuesto con otra pinza/herramienta
• Carga y descarga — Los robots cargan y descargan piezas en/hacia muchos lugares: utillajes dentro de una máquina CNC, soportes de cola, lavadoras, probadoras de presión, cintas transportadoras, contenedores de producto terminado, puestos de operador, máquinas de medición por coordenadas (CMM), etc.
• Soplado — Algunos robots soplan virutas y refrigerante de la pieza y el utillaje; las virutas se eliminan y reciclan, el refrigerante vuelve al tanque para su reutilización
• Desbarbado — Los robots pueden eliminar los bordes afilados que quedan tras el mecanizado
• Desvío de piezas — Si se fabrican dos piezas similares, el robot las mantiene separadas y también toma muestras de la enésima pieza para control de calidad; las piezas defectuosas (por un fallo en la prueba de presión, por ejemplo) se segregan automáticamente para su análisis y cuarentena
• Trazabilidad de piezas — Los robots mantienen una pieza frente a un marcador directo de piezas (DPM) para recibir una marca de matriz de datos y la mantienen frente a un lector para verificar la marca y rastrear la pieza
• Embalaje — Los robots empaquetan piezas y manipulan materiales de embalaje. Mediante ventosas de aire, recogen y colocan separadores plásticos entre capas verticales de piezas. Para piezas grandes (cubiertas de motor, por ejemplo), se coloca un separador de contrachapado usando una pinza de espuma de aire más resistente
• Cola/Almacenamiento intermedio — Los robots gestionan la cola de entrada, en proceso y piezas terminadas, manteniendo las máquinas en funcionamiento y eliminando la necesidad de que los trabajadores empaqueten una pieza a la vez

Consejo #2: Conoce la Programación de Robots

¿Cómo saben los robots cómo y cuándo realizar todas estas funciones? Los robots se "enseñan" movimientos y comportamientos como una secuencia de puntos y funciones; se programan. Por ejemplo, un operador CNC mueve manualmente el brazo del robot a lo largo de una operación, enseñando los puntos, y luego el robot los repite una y otra vez. Las operaciones pueden actualizar los robots para adaptarlos a cambios e incidencias sin depender de ingeniería.

La parte más desafiante es configurar una celda de fabricación robótica completamente nueva, lo que implica experiencia en lógica, muchas funciones y subfunciones, entradas y salidas, seguimiento y manipulación de piezas… y mucha ingeniería y experiencia de programadores expertos.

Todo ese trabajo hace que el coste inicial de implementación del uso de robótica de mecanizado sea bastante alto: el propio robot, diseño frontal, elección de las pinzas adecuadas, programación del robot, determinar cómo encajará el robot en los procesos establecidos, etc. Requiere un trabajo previo significativo para lograr esas tareas.

La programación de robótica CNC requiere experiencia en lógica e ingeniería experta.

Consejo #3: Evalúa tu Situación Única Antes de Incorporar un Robot

Analiza tus objetivos para mantener la competitividad. Para lograrlos, ¿necesitas reducir costes de producción y/o aumentar la productividad? Piensa en cómo añadir un robot — frente a contratar numerosos empleados — puede lograrlo.

Luego, piensa a futuro. ¿Tus proyecciones próximas incluyen muchos proyectos repetitivos y físicamente exigentes (levantamiento de cargas pesadas, como carga y movimiento de fundiciones)?

Ten paciencia y planifica adecuadamente. El plazo de entrega de un robot podría ser de 8 meses o más. No es significativamente más que una máquina CNC, pero aún podría ser un cuello de botella en tus planes.

Un taller CNC con experiencia en ingeniería en plantilla es el más adecuado para trabajar con un distribuidor de robótica e introducir la robótica en el taller. Tener las tareas bien definidas — el taller gestiona los retos de ingeniería; el proveedor de robótica gestiona los problemas directamente relacionados con el robot — mantiene la producción en marcha.

Por último, ¿qué otras nuevas tecnologías pueden mejorar los procesos de producción de mecanizado CNC? ¿Puede la inteligencia artificial (mecanizado CNC con IA) trabajar de la mano con la robótica CNC para obtener mayores ganancias de productividad?

Descubre más sobre la importancia de las piezas mecanizadas de precisión en nuestro recurso: Guía de la Industria del Mecanizado CNC.

Consejo #4: Entiende la Diferencia entre Máquinas CNC y Robots

Comparemos brevemente los centros de mecanizado CNC con los robots de fabricación CNC.

Las máquinas CNC son máquinas de corte altamente automatizadas y estandarizadas, diseñadas para mecanizado de precisión: fresado, taladrado, mandrinado, roscado, etc., utilizando husillos que giran hasta 15.000 RPM. Un robot no tiene husillo y no puede alcanzar la precisión exacta, pero definitivamente realiza acciones repetibles de forma eficiente y fiable, típicamente usando pinzas, herramientas de desbarbado, visión y aire.

Los robots usan brazos de 6 ejes y son excelentes para mover una pieza del punto A al punto B, mientras que la geometría de pieza y herramienta de una máquina CNC usa 3, 4, 5 o incluso 6 ejes.

Tener un robot en una celda de trabajo proporciona flexibilidad al operador. El robot puede trabajar desde una cola de piezas, manteniendo el equipo en funcionamiento durante múltiples ciclos de máquina. Cuando se hace bien, los robots simplifican el trabajo del operador CNC, lo que significa que los operadores superan la curva de aprendizaje más rápido. Al final, esto mejora la flexibilidad de la programación del equipo de producción.

Hablando de mano de obra, ni los robots CNC ni las máquinas CNC son buenos por sí solos; requieren operadores y programadores cualificados. Y, incluso con la llegada de la IA, no pueden pensar creativamente ni resolver problemas, y no aportan nada a la cultura de un taller de mecanizado CNC. Así que, aunque la robótica CNC es consistentemente productiva y no requiere bajas por enfermedad, no puede hacerlo todo.

Consejo #5: Elige un Taller de Mecanizado CNC que Use Robots

No todos los talleres de mecanizado CNC usan robots. Los talleres más pequeños y los que se especializan en piezas de bajo volumen y alta personalización no suelen usar robots. Los talleres de mecanizado CNC que usan robots pueden cotizar proyectos de forma competitiva de alto volumen en contratos a largo plazo. Otra ventaja es cómo los robots ayudan a eliminar el agotamiento del personal, tanto físico como mental. ¿Preferirías usar un polipasto para levantar lentamente una pieza de 40 kg o un robot para moverla rápida y seguramente?

Sin duda, un taller de mecanizado CNC debe priorizar el mecanizado de precisión; ese debe ser el foco. Solo entonces se deben considerar los robots para hacer la fabricación más rápida, menos costosa y más consistente.

En general, la gente se está volviendo más amigable con los robots con el tiempo. Con formación y educación, muchos operadores CNC también se han convertido en expertos en robots de fabricación CNC. Algunos han llegado a ser ingenieros y supervisores, ayudando a mantener, formar y mejorar sistemas robóticos.

Los robots realizan muchas acciones repetibles dentro de un taller de mecanizado, pero no pueden replicar la precisión de una máquina CNC.

Reflexiones Finales sobre Costes, Implementación y Stecker

Los robots de fabricación CNC no son caros, pero la integración sí lo es, con el proceso inicial a menudo siendo largo y costoso. Incluso pequeños cambios en una línea significan rediseñar y reutilizar celdas de trabajo robotizadas.

Como ejemplo, un proyecto en Stecker se desglosó así:

• 4 Centros de Mecanizado CNC = 75% de los costes externalizados
• 2 Robots = 10% de los costes externalizados
• Automatización (equipos, programación) = 15% de los costes externalizados

Los robots fueron en realidad el aspecto menos costoso de ese proyecto.

Por beneficiosos que sean, la robótica CNC es poco flexible, con la configuración de un nuevo sistema tomando 3-6 meses, además de que la tecnología no se reaprovecha fácilmente. Una vez que una línea está lista, quieres aprovecharla al máximo. Por ejemplo, en Stecker estamos trabajando para mejorar cómo los robots funcionan "sin luces", sin operador hasta ocho horas seguidas.

Dado que nuestro objetivo es fabricar piezas de alta calidad lo más rápido posible, a menudo necesitamos repensar nuestros diseños para que sean rápidos y robustos. Nuestro proceso general es poner en marcha las máquinas CNC, fabricar piezas, validar el mecanizado y luego automatizar.

Los talleres de mecanizado CNC de alta gama usan la robótica CNC al máximo, pero ¿cómo sabes cuándo una asociación es la adecuada? Revisa nuestra guía (y nueve escenarios) para ver cuándo trabajar con un experto en CNC es lo mejor. Haz clic abajo para obtener tu copia.

Sobre el Autor

Matt lidera el equipo de Recursos Humanos y Marketing de SMC. Ha trabajado en Stecker Machine en proyectos que abarcan fabricación CNC, robótica, marketing entrante y liderazgo. Disfruta aplicando su formación en ingeniería a cualquier reto empresarial.