Evite interrupciones en la producción: Los riesgos ocultos del acoplamiento de ejes del robot

Alrededor del 10%-20% de los robots tienen esta característica poco conocida. Puede afectar su programación si no está preparado.

Recientemente descubrí un concepto nuevo en robótica: el acoplamiento de ejes del robot.

Albert Nubiola, CEO de RoboDK, me comentó: "El acoplamiento de ejes es importante para la programación de robots, pero pocos usuarios lo conocen y a menudo genera confusión".

¡Tenía razón! Hay muy poca información escrita sobre el acoplamiento de ejes. Además, a pesar de llevar casi una década como experto en robótica, nunca había oído hablar de esta característica algo inusual.

Si nunca ha escuchado sobre el acoplamiento de ejes del robot, no se preocupe. No está solo.

El acoplamiento de ejes no es una característica mala. De hecho, tiene sus beneficios. Pero puede afectar su programación si no está preparado. Albert estima que entre el 10% y el 20% de los robots industriales se ven afectados por el acoplamiento de ejes.

¿Qué es el acoplamiento de ejes?

El acoplamiento de ejes ocurre cuando dos o más articulaciones del robot están vinculadas. Pueden estar vinculadas físicamente, mediante un mecanismo de paralelogramo, o vinculadas en el software de control.

Aquí tiene una descripción del acoplamiento de ejes en la práctica…

Sin acoplamiento de ejes: La mayoría de robots de 6 GDL

Primero, veamos el clásico robot industrial de 6 Grados de Libertad (GDL), por ejemplo, el Comau Smart NJ 16-3.1.

Para la mayoría de los robots modernos de 6 GDL, lo siguiente es cierto:

• Cada articulación es físicamente independiente.
• Cada articulación puede controlarse independientemente sin afectar a las demás.
• El motor de cada articulación se encuentra en la propia articulación.

Para la mayoría de robots de 6 GDL, no hay acoplamiento de ejes. Esto simplifica enormemente el control: si mueve una articulación (por ejemplo, la Articulación 3) una cantidad determinada, solo esa articulación se mueve.

Acoplamiento de ejes: Algunos robots

Veamos un robot que tiene acoplamiento de ejes: el Comau Smart5 NJ-165-3.0.

Comau produce varios robots con acoplamiento de ejes. Este es uno de los modelos de 6 GDL con acoplamiento. Todos los robots de paletizado de Comau también tienen esta característica.

Lo siguiente es cierto para este robot:

• Los motores de las Articulaciones 2 y 3 están ubicados en la base del robot.
• La Articulación 3 se mueve mediante un mecanismo de enlace paralelo que vincula físicamente ambas articulaciones.
• Cuando se mueve la Articulación 2, la Articulación 3 también se mueve, y viceversa.

Esto afecta ligeramente el control y la programación de estos robots. Normalmente, se programa un robot de 6 GDL enviando 6 valores, cada uno correspondiente a la posición deseada de las 6 articulaciones. Con acoplamiento de ejes, esto se vuelve más difícil porque dos articulaciones son dependientes.

El gran beneficio del acoplamiento de ejes: Alta carga útil

Si el acoplamiento de ejes es problemático, ¿por qué usarlo?

Existe un gran beneficio al usar robots con acoplamiento de ejes frente a los robots tradicionales de 6 GDL en ciertas situaciones: Alta carga útil.

Comparemos el Comau NJ-165 (con acoplamiento) y el NJ-16 (6 GDL tradicional):

	Smart NJ-1-3.1	Smart 5 NJ-165-3.0
Tipo	6 GDL tradicional	6 GDL con acoplamiento de ejes
Alcance	3,11 m	3,00 m
Repetibilidad	0,1 mm	0,1 mm
Carga útil	16 kg	165 kg
Peso	680 kg	1240 kg

Como puede ver, estos dos robots son muy similares en alcance y repetibilidad. Sin embargo, en cuanto a carga útil son muy diferentes.

¡El robot con acoplamiento de ejes tiene más de 10 veces la capacidad de carga del robot tradicional de 6 GDL!

Esto tiene mucho sentido. Gran parte de la capacidad de carga de un robot proviene de los motores en las Articulaciones 2 y 3. Normalmente, el motor de la Articulación 2 también debe soportar el peso del potente motor de la Articulación 3. Al colocar este motor en la base, Comau puede hacer la estructura más grande y fuerte sin requerir un motor excesivamente potente en la Articulación 2.

¿Qué tipo de robots usan acoplamiento de ejes?

Hay tres tipos principales de robots que usan acoplamiento de ejes:

• Robots de paletizado — Muchos robots de paletizado tienen acoplamiento de ejes porque les permite mayor carga útil.
• Robots de 6 GDL de alta carga útil — Los robots de mayor carga de Comau, Fanuc y ABB usan acoplamiento de ejes para levantar cargas más pesadas. Algunos (como el KUKA IRB 8700-800/3.50 con 800 kg de carga) incluso tienen un contrapeso en el enlace paralelo para equilibrar cargas pesadas.
• Robots delgados — Algunos robots delgados usan acoplamiento de ejes para compensar su estructura esbelta.

Cómo saber si su robot tiene acoplamiento de ejes

Detectar si su robot usa acoplamiento de ejes no siempre es fácil… a menos que use RoboDK.

Según nuestro conocimiento, RoboDK es el único software agnóstico de marca que puede contabilizar con precisión el acoplamiento de ejes.

Puede ver si su robot tiene acoplamiento de ejes en RoboDK de 2 formas:

1. Mueva la Articulación 2 o 3 en el panel del robot y observe si la otra articulación se mueve.
2. Haga doble clic en un valor de límite de articulación de la Articulación 2 o 3 para abrir la ventana de mapeo de acoplamiento de ejes (interacción del Eje 2 vs Eje 3).

En algunos robots, es fácil ver el acoplamiento porque se observa el enlace paralelo que va de la base a la Articulación 3. Tampoco hay motor en la Articulación 3, está en la base.

Algunos robots también tienen acoplamiento de engranajes entre las Articulaciones 5 y 6.

Puntos clave por marca de robot

Desde nuestra experiencia con robots, aquí hay algunos apuntes sobre 3 marcas:

• FANUC usa acoplamiento de ejes en todos sus modelos, incluso en aquellos sin enlace físico donde el acoplamiento se aplica por software.
• ABB también proporciona mapeo detallado en algunos robots con acoplamiento de ejes.
• Comau proporciona un mapeo detallado de su acoplamiento de ejes en todas las fichas técnicas del robot. Por ejemplo, vea los límites del mapa de articulaciones (eje 2 y 3) para varias posiciones del robot en esta ficha técnica. Algunos de sus robots también tienen una "zona muerta" donde una articulación se restringe debido al acoplamiento. El espacio de trabajo descrito permite modelar y mostrar con precisión las interacciones como un gráfico de Articulación 2 vs Articulación 3.

Así que abra su modelo de robot en RoboDK y pruebe a ver si tiene acoplamiento de ejes.

Si es así, sepa que RoboDK lo gestionará todo por usted y el acoplamiento de ejes no arruinará su programación.