Cómo Elegir el Robot SCARA Ideal: Guía Completa para Fabricantes

Los robots SCARA son hoy parte integral de muchas líneas de producción en diversas industrias. Gracias a su velocidad y precisión, se han convertido en una solución popular para mejorar el rendimiento y optimizar costes de fabricación. Sin embargo, para beneficiarse realmente de introducir un robot SCARA en su línea de producción, necesita elegir uno que se adapte a sus necesidades.

A medida que la industria robótica crece, también lo ha hecho el número de fabricantes de robots SCARA en el mercado. Por tanto, puede verse abrumado por opciones al elegir el robot SCARA adecuado. Para salvarle de ese dilema, aquí tiene una guía detallada para tomar una decisión informada.

¿Qué es un Robot SCARA?

SCARA es un acrónimo de Selective Compliance Assembly Robot (Robot de Montaje de Compliancia Selectiva). Este acrónimo representa 2 hechos importantes:

Compliancia selectiva

Un robot SCARA solo es flexible en los ejes X e Y, pero es rígido en el eje Z.

Robot de montaje

Cuando se inventó el robot SCARA en 1978, se concibió exclusivamente como un robot de montaje.

Un robot SCARA puede describirse como un robot compuesto por un brazo robótico de 2 partes unido a una base rígida. El brazo es complaciente en los ejes X e Y, lo que significa que puede moverse adelante, atrás, izquierda y derecha. También puede moverse verticalmente en un eje Z fijo y es capaz de movimiento rotacional en la muñeca.

Con los años, a medida que los diseños de robots SCARA evolucionaron y se aplicaron de otras formas, el acrónimo también cambió. SCARA ahora se define como Selective Compliance Articulated Robot (Robot Articulado de Compliancia Selectiva).

Ventajas de los Robots SCARA

La compliancia limitada de los robots SCARA los hace ideales para tareas de montaje y pick and place como manipulación de materiales. Algunas de las numerosas ventajas que aportan a procesos de producción incluyen:

Pequeña Huella (Small Footprint)

Los robots SCARA tienen un diseño compacto y realizan tareas designadas eficientemente dentro de un envolvente de trabajo cilíndrico. Esto los hace fácilmente aplicables donde el espacio o acceso a piezas pick and place es limitado.

En cuanto a montaje, la mayoría de robots SCARA se colocan sobre un pedestal o carro móvil. Esto proporciona flexibilidad para mover el robot a diferentes áreas cuando sea necesario.

Velocidad

La velocidad de los brazos robóticos se ve afectada por el número de articulaciones involucradas en su movimiento. Cuantas más articulaciones, menor la velocidad. Esto se debe a que:

• Tarda más en transmitir potencia a través de los motores en múltiples articulaciones.
• Brazos más largos son generalmente más pesados y encuentran más resistencia durante el movimiento.

Los brazos robot SCARA se mueven mucho más rápido porque suelen ser brazos de 4 ejes con menos articulaciones. Le costaría encontrar otro robot que ofrezca tiempos de ciclo tan cortos como un SCARA. Además, a diferencia de la mano de obra humana, no sufren fatiga ni se aburren por la naturaleza repetitiva de sus tareas.

Las dimensiones de los robots SCARA también ayudan a su rendimiento de velocidad. Tienen un centro de gravedad bajo que reduce enormemente la atracción de la gravedad tanto en el brazo como en la pieza manipulada. Incluso en entornos industriales de alta presión, está asegurado que la tasa de salida de un robot SCARA se mantendrá eficiente.

Repetibilidad y Precisión

Aunque repetibilidad y precisión son 2 características diferentes, están estrechamente ligadas. Considere, por ejemplo, un robot SCARA recogiendo piezas electrónicas del punto A al B. Repetibilidad se refiere a la capacidad del robot para moverse entre A y B a una tasa constante de movimientos uniformes. Por otro lado, precisión mide si el robot alcanza la pieza objetivo en cada ciclo.

Los robots SCARA pueden ofrecer repetibilidad de hasta +/- 0.01mm, bastante alta y casi imposible con otros tipos de robots. Esto se debe principalmente a que tienen menos motores, reduciendo margen de error durante el movimiento.

También es posible instalar sistemas de visión en el brazo robótico de un SCARA para mejorar aún más su precisión. Permiten al robot distinguir entre diferentes objetos durante la recogida, útil para tareas como clasificación. Alternativamente, donde la identificación de artículos no es un problema, sensores del robot pueden mejorar la precisión del movimiento.

Sincronización

Un robot SCARA puede sincronizarse fácilmente con otras partes del proceso productivo para facilitar operaciones fluidas. La sincronización se ve ayudada por su fiable precisión y repetibilidad, así como controles electrónicos como sensores.

Tome, por ejemplo, un brazo robot SCARA encargado de recoger piezas de una cinta transportadora y colocarlas en una caja de embalaje. Funcionaría así:

• El brazo robot SCARA se equipa con un sistema de visión y se coloca sobre la cinta transportadora
• Las piezas se cargan en la cinta en intervalos uniformes
• La cinta se inicia y cuando la pieza llega al brazo, es detectada por el sistema de visión
• El brazo es así incitado a recogerla y colocarla en la caja
• Tras la colocación, el brazo SCARA retorna a su posición sobre la cinta y el ciclo continúa

Esta es una ilustración general de cómo podría funcionar la sincronización. Cómo elija sincronizar su operación dependerá de la naturaleza de los procesos involucrados.

Multipropósito

Incluso con los movimientos limitados de los robots SCARA, pueden aplicarse de más de una forma. Al sopesar opciones, no se limite a la idea de que un SCARA solo puede recoger y colocar. Ese es el principio básico, pero puede adaptarse de numerosas formas. Los efectores finales (end-effectors) también marcan gran diferencia en la diversificación de operaciones del robot.

Limitaciones de los Robots SCARA

Aunque los robots SCARA son altamente eficientes, hay límites a lo que pueden lograr. Aquí algunas limitaciones a tener en cuenta al comprar.

Envolvente de Trabajo Restringida

El envolvente de trabajo cilíndrico cubierto por robots SCARA solo es ideal para un número limitado de aplicaciones. Además, algunas tareas pueden requerir diferente dirección de movimiento o mayor alcance del que los brazos SCARA pueden ofrecer.

Flexibilidad Limitada

Los brazos de robots SCARA son palancas y por tanto operan en un solo plano con alcance limitado. Adicionalmente, el 4º eje en la muñeca solo puede rotar piezas en orientación horizontal pero no inclinarlas.

Si su aplicación requiere mayor rango de movimiento, le serviría mejor un robot con más flexibilidad. Un robot de 6 ejes, por ejemplo, ofrece flexibilidad 3D y cubre un envolvente de trabajo mucho mayor.

Pequeña Capacidad de Carga

El diseño de robots SCARA está optimizado para velocidad y precisión. Sin embargo, limita la carga que pueden manejar, con capacidades óptimas por debajo de 10kg. Aunque diferentes fabricantes de brazos robóticos ofrecen variedad de cargas, cargas mayores probablemente resultarían en ineficiencias operativas.

¿Cómo Beneficiaría un Robot SCARA a un Fabricante?

Como con toda automatización, es importante evaluar si invertir en un robot SCARA beneficiaría sus operaciones. Además del coste de compra, hay otros como consumo energético. Para mantener rentabilidad, los beneficios deben superar los costes.

Examinemos algunos beneficios de un robot SCARA para un fabricante.

Menor Coste de Producción

Cuando emplea mano de obra humana para tareas repetitivas, hay desafíos. Primero, la mente humana se aburre y se desconecta, lo que puede llevar a errores. Además, conforme avanzan horas, la fatiga aparece y la productividad cae. Por último, para mantener buen ritmo, puede necesitar contratar muchos trabajadores.

En contraste, un robot SCARA puede asumir el trabajo de múltiples empleados y trabajar a ritmo rápido y constante. Reduciría enormemente sus gastos salariales y, por extensión, sus costes de producción.

Plazos de Entrega Más Cortos

Pedidos pendientes o suministro insuficiente podrían ser cosa del pasado si elige el robot SCARA adecuado. La alta tasa de operaciones SCARA podría ayudar a que todo el sistema productivo avance más rápido. Como resultado, podría mejorar sus tiempos de entrega, lo que a su vez mejoraría la satisfacción del cliente.

Capacidad de Escalar (Scale Up)

La mayoría de fabricantes con alta demanda están limitados por tiempos de producción. Sin embargo, al introducir un robot SCARA y acortar tiempos, puede escalar. Además, producirá más por menos ya que los robots SCARA no requieren pago extra por mayores volúmenes. En esencia, su coste laboral por unidad apenas se verá afectado.

Mejora en Seguridad y Satisfacción Laboral

Las tareas repetitivas no son gratificantes y no ofrecen desarrollo profesional. Requieren largas horas de pie y movimiento muscular repetido. A diferencia de articulaciones robóticas, el cuerpo humano no está hecho para manejar tal movimiento repetitivo de músculos por largos periodos. Por esto, trabajadores de fábrica sufren dolores lumbares crónicos y afecciones esqueleto-musculares.

Adicionalmente, procesos industriales producen subproductos como humos y vapor. Manipular algunos productos entre procesos es peligroso, ya sea por peligros de la máquina de procesamiento o del propio producto.

Cuando robots SCARA asumen estas tareas de manipulación de materiales incómodas y peligrosas, mejora la seguridad del personal. También permite a empleados asumir otras responsabilidades que empleen sus talentos óptimamente. Como resultado, la satisfacción laboral también mejora.

Menos Errores

En una línea de producción, los errores pueden ser sutiles u obvios.

Errores sutiles son inconsistencias. Por ejemplo, si un empleado suelda dos piezas diferentes, es improbable que sean idénticas. Aunque parezca detalle nimio, los errores sutiles socavan la estandarización de calidad. En algunos casos, el producto puede tener tan mal acabado que se descarta como rechazo.

Por otro lado, hay errores más obvios como rotura de piezas manipuladas o colocación incorrecta.

Usar robots SCARA reduce significativamente las probabilidades de errores en su operación productiva. Su repetibilidad les da una precisión más allá de capacidades humanas, valiendo la pena la inversión.

Cómo Elegir el Robot SCARA Adecuado

Con todas las características de robots SCARA en mente, finalmente se enfrentará a elegir uno adecuado para su uso. Aquí algunos factores clave a considerar al decidir.

Presupuesto

La cantidad que intente gastar determinará el tipo de robot SCARA que puede obtener. Afortunadamente, hay amplia gama de opciones con precios desde $6.000 a más de $25.000. ¿Qué ocasiona esta gran diferencia? Múltiples factores:

• Carga útil (Payload)
• Velocidad
• Marca
• Detalles de personalización

Apunte a una marca que ofrezca valor por dinero, donde la calidad del robot SCARA sea acorde al precio. Busque disposiciones que añadan valor como garantía, soporte postventa, o asistencia con envío/entrega.

Además, es aconsejable indagar sobre costes de mantenimiento y disponibilidad de repuestos. Repuestos difíciles de encontrar tienden a ser caros y lentos de reemplazar. Le convendría una marca que los suministre o ya los venda.

En definitiva, recuerde que un robot SCARA es una inversión a largo plazo. Mejor invertir en un robot de buena calidad que ofrezca retornos a largo plazo.

Precisión

Un robot SCARA solo es tan efectivo como su precisión. Al comparar marcas, este es un detalle en el que debe ser minucioso. Es preferible optar por una marca que ofrezca alto rendimiento de precisión.

La mayoría de marcas indican detalles de precisión en sus fichas de producto. También puede aparecer como precisión de repetibilidad y algunas marcas la citan en "micras" o "mm". Un robot que ofrezca 10 micras o +/-0.01mm sería una buena elección.

Compatibilidad con Efectores Finales (End-effectors)

Un efector final es un dispositivo colocado en la muñeca del brazo robot usado para manipular objetos durante tareas. Ejemplos: pinzas, soldador, dispositivo de succión, entre otros.

El efector final que usará depende de la tarea que necesite que el brazo realice. Es esencial que el robot SCARA que elija pueda acomodar efectores finales para sus aplicaciones previstas.

Además, y quizás más importante, examine cómo el uso de un efector final afectará los tiempos de ciclo del robot. Idealmente, el SCARA debe manejar el efector y la carga manteniendo eficiencia.

Tiempo de Ciclo (Cycle Time)

Los tipos de motores y reductores usados en un brazo robot SCARA afectan sus tiempos de ciclo y rendimiento de velocidad general. Dada la ubicación única de articulaciones SCARA, requieren motores de calidad para potenciar movimientos y sostener altas velocidades.

Al evaluar marcas, lo mejor es optar por una que use componentes de primera línea que ofrezcan altos tiempos de ciclo.

Opciones de Personalización

Algunas líneas de producción tienen necesidades únicas. Factores como espacio o mercancías manipuladas pueden necesitar ajustes de diseño personalizados. Si es su caso, primero necesitará encontrar un fabricante de robots industriales que ofrezca personalización.

Entre opciones personalizadas, podría explorar:

• Marca de sus robots SCARA
• Herramientas especiales de extremo de brazo
• Opciones alternativas de instalación como montaje en techo
• Instalación de sistemas de visión

Carga Útil (Payload)

Su robot SCARA ideal necesita una carga útil que acomode no solo el artículo sino también el efector final. Por ejemplo, si el robot manejará artículos de hasta 3kg, apunte a una carga de 4kg o 6kg. El peso de la pieza más el efector no debe superar la carga útil, o disminuiría el rendimiento del brazo SCARA.

Dicho esto, manténgase en un rango razonable. Robots de mayor carga cuestan más y son ineficiencia productiva si no necesita la capacidad extra.

Programación y Control

Hay diferentes formas de programar robots SCARA:

• Modo offline – en este modo, diferentes movimientos pueden simularse, probarse e instalarse en el sistema del robot sin interrumpir la producción.
• Enseñanza (Teaching) – usado para robots SCARA con sensores. El brazo se mueve en una serie de movimientos que los sensores "aprenden" y registran como datos. Los datos grabados se usarán en el futuro para cumplir la misma tarea.
• Software de programación – a menudo preinstalado. El controlador solo elige una tarea de una lista y el robot sigue comandos guiados en el software.

Cuanto más fácil el método de programación, mejor. Ahorrará tiempo a su personal y permitirá que los procesos productivos funcionen sin problemas. Además, un robot SCARA complejo de programar requerirá contratar un programador dedicado, ya que personal no cualificado no podrá navegar sus controles.

Además, considere la interfaz de usuario del panel de control o dispositivo. Es aconsejable elegir una marca SCARA con interfaz amigable para evitar errores y retos técnicos. Sistemas difíciles también podrían convertirse en riesgo de seguridad.

Exposición al Calor

En fábricas donde hay procesos de alta temperatura, puede necesitar un robot SCARA que soporte tales condiciones. Chispas de soldadura, por ejemplo, podrían prender fácilmente cables del robot y causar incendio. Considere opciones como robot SCARA a prueba de explosiones para seguridad.

Clasificación IP (IP Rating)

Industrias que manejan productos farmacéuticos, alimentos y bebidas, a menudo requieren altos estándares de higiene. Contaminantes como polvo deben evitarse a toda costa. Igualmente imperativo mitigar derrames de fluidos que podrían ser peligrosos si los cables del robot están expuestos.

Un robot SCARA con clasificación IP podría superar estos desafíos. Estos robots tienen cables asegurados y brazos a prueba de agua para fácil limpieza según estándares de higiene. También pueden tener protección especial contra polvo y óxido.

Algunos fabricantes ofrecen robots SCARA con IP como estándar, otros como opción personalizada. De cualquier forma, si requiere tales provisiones, lo mejor es coordinar con su proveedor.

Aplicación

El factor decisivo final sobre qué robot SCARA necesita es el propósito para el que lo usará. La pregunta es: ¿para qué puede usar un robot SCARA?

• Transferencia proceso a proceso – movimiento de una pieza de una etapa de producción a otra. Ejemplo: recoger botellas de loción llenas de una estantería y colocarlas en una etiquetadora.
• Transferencia proceso a proceso con manipulación inversa – manipulación inversa cuando la pieza es mejor levantarla desde abajo en vez de arriba. Ejemplo: transferir láminas de vidrio es más rápido y seguro si se izan desde abajo. En robots SCARA, esto se logra con un efector final atornillado al eje Z.
• Montaje de micropartes electrónicas – dispositivos electrónicos tienen placas de circuito con cientos de micropartes. Es casi imposible montarlas a mano, de ahí la importancia de robots SCARA. Por sus movimientos precisos, insertan micropartes fácil y rápido sin interferir con otras partes frágiles.
• Soldadura – una vez insertadas micropartes, deben asegurarse soldando. La precisión del brazo SCARA puede aprovecharse colocándole un efector final de soldadura.
• Grabado láser – con efector final de grabado láser, un SCARA produce gran legibilidad, atribuido a sus movimientos rígidos controlados.
• Inspección de calidad – robots SCARA pueden probar productos como tablets, teclados y teléfonos. El efector funciona como dedo tecleando mientras un inspector monitoriza la respuesta del dispositivo.

La lista de aplicaciones difícilmente se agota. Hay muchas posibilidades con varias herramientas de extremo de brazo y modificaciones personalizadas. Pero para cada aplicación, tenga en cuenta el rango de movimiento y capacidades de carga de un SCARA para determinar si estará a la altura.

Conclusión

Desde fuera, el concepto de robótica en general puede parecer muy complejo. Es uno de los factores que impiden a fabricantes invertir en activos beneficiosos como robots SCARA. No obstante, cuando las complejidades se desmitifican, queda claro que los robots son verdaderamente el futuro de la fabricación.

Siempre es una ventaja adelantarse a competidores. Ahora que tiene la guía definitiva, solo queda encontrar el robot SCARA en venta adecuado.