Cobots de seis ejes: Revolucionando la automatización en fabricación

Robots limitados en potencia y fuerza pueden ser más fáciles de desplegar, gracias en parte a nuevos controladores

¿Han alcanzado los robots colaborativos de seis ejes un punto de inflexión para establecer su nicho en fabricación? ¿Y podrían estar abriendo puertas para que fabricantes adopten automatización en general?

"Definitivamente vemos una tendencia creciente hacia la aplicación de robots colaborativos", o cobots, dijo Claude Dinsmoor, general manager del segmento general industry & automotive de Fanuc America. "Robots limitados en potencia y fuerza en algunos casos pueden ser más fáciles de desplegar, y de repente está animando a gente a mirar todas las áreas de automatización. Para algunos clientes, es algo así como una puerta de entrada."

Puerta de entrada o no, los robots colaborativos son ciertamente el foco de innovación.

La empresa suiza Stäubli Robotics introdujo recientemente nuevos colaborativos de seis ejes. Empresas ya establecidas en el sector colaborativo de seis ejes, como Fanuc, ABB y Denso, están mejorando controladores y software de monitorización de robots. Y los clientes de Universal Robots están encontrando formas innovadoras de usar los robots colaborativos de seis ejes de la empresa.

Stäubli ofreció nuevos brazos robóticos recientemente, con la línea TX2 de robots de seis ejes, listos para colaboración. La empresa también montó uno de sus robots TX2 en un vehículo guiado automático y lo llamó HelMo.

"El TX2 es nuestra nueva generación, trabaja con nuestro controlador CS9 (de seguridad)", dijo Sebastien Schmitt, robotics division manager para Stäubli North America. "Es nuestra respuesta al entorno colaborativo."

Señaló la flexibilidad de la línea TX2, que puede desplegarse en una celda guardada o trabajar seguro junto a humanos adaptando su velocidad al entorno operativo.

"No tienes que elegir, diciendo '¿Usaré colaboración en mi fabricación, o usaré un robot vallado? No estoy tan seguro aún'. ¿Necesitaré producción a toda velocidad, lo que hace desafiante la colaboración, o necesito interactuar a menudo con mi robot?", dijo Schmitt.

Muchos clientes de Stäubli son proveedores de automoción, pero los robots de la empresa también se usan en la industria de ciencias de la vida donde Lab 4.0, similar a Industria 4.0, está calando. La línea TX2 incluye robots de carga baja y media, de 1,1 a 75 lb (0,5-34 kg), y puede adaptarse para trabajar en entornos sensibles, como áreas húmedas y salas blancas.

HelMo es un TX2-90L de carga media en un AGV y opera a través de un sistema de navegación intuitivo por escáner láser. Los escáneres láser proporcionan retroalimentación acústica y óptica e inician una parada en caso de humano u obstáculo cercano.

HelMo se despliega para carga y descarga de máquina, empaquetado y ensamblaje, dijo Schmitt.

Uso de una valla virtual

El nuevo controlador RC8A de Denso hace más seguro para humanos trabajar alrededor de sus robots creando una valla virtual. Una nueva característica —Safety Motion— se suma a características y funciones ya disponibles en el RC8.

Safety Motion usa dos sensores ópticos, uno arriba y uno abajo de una celda, que avisan al controlador que un humano se acerca al robot. Cuando eso pasa, el controlador reduce la velocidad del robot incrementalmente, a un nivel seguro, dependiendo de la distancia del humano. Cuando la persona alcanza la zona más cercana, el robot reduce el par de su motor para parar o frenar lo suficiente para permitir que un operario interactúe con él. Cuando el operario se aleja, el robot reanuda su velocidad normal automáticamente, lo que ayuda a minimizar el tiempo que está parado.

Accesorios opcionales incluyen un pendant de enseñanza con pantalla táctil color de 7,5 pulgadas, y un mini pendant con display LCD de 128 x 64 píxeles.

Denso es la única empresa de robótica que ofrece simulación en su pendant de enseñanza, dijo Dave Robers, regional sales manager.

"La simulación se vuelve muy, muy esencial porque si no estás seguro de cómo el robot va a ir a un punto específico o cuál va a ser su posición final cuando llegue a ese punto, tienes el potencial de chocar tu robot o dañar tu utillaje o equipo", dijo.

Con dimensiones de 12,5 x 14 x 3,69" (31,75 x 35,56 x 9,37 cm), el RC8A sigue siendo el controlador de robot industrial más pequeño del mundo con salida de 3 kW. El tamaño compacto ahorra valioso espacio en planta y facilita la integración.

El sistema de networking de interfaz de recurso abierto ORiN de Denso permite al RC8A comunicar con más de 100 tipos diferentes de dispositivos.

Mejorando facilidad y velocidad

El nuevo controlador R-30iB Plus de Fanuc hace sus robots de seis ejes más fáciles y rápidos de usar.

El R-30iB presenta un nuevo iPendant con resolución de pantalla y capacidad de procesamiento mejoradas. La interfaz de usuario, iHMI, tiene una pantalla basada en iconos, que proporciona una experiencia familiar con guías intuitivas para setup y programación. También incluye tutoriales desde la página principal principal diseñados como los de Fanuc CNCs, permitiendo una transición más fácil al uso de robots.

La empresa ha mejorado el rendimiento de procesamiento tanto para hardware como software en el R-30iB Plus, y el ciclo de procesamiento de señal se ha acortado. Comparado con controladores previos, el timing de salida de señal se ha mejorado, expandiendo aplicaciones posibles a sistemas que requieren alto nivel de precisión de posicionamiento, como aplicaciones láser.

"Con las velocidades de procesamiento más rápidas, hemos podido hacer la interfaz de programación en el pendant más rápida, ágil, más responsiva", dijo Dinsmoor de Fanuc America. "Con el aumento en velocidad de procesamiento, también podemos acelerar el procesamiento lógico del robot para permitirle lidiar con procesamiento lógico más rápido y tiempo de ejecución."

La función de visión del R-30iB Plus tiene una nueva interfaz de cámara que aumenta cuatro veces la velocidad para transmitir imágenes desde la cámara, junto con una configuración de cable simplificada.

"Además, en nuestra arquitectura, ya que tenemos visión de máquina integrada donde podemos permitirte conectar una cámara y cable simples e integrarlos con la función del robot, encontramos que otras acciones como procesamiento de imagen de visión de máquina integrado con el robot también es más rápido", dijo Dinsmoor. "Así que, de nuevo, lo que intentamos es mejorar lo que el robot hace y qué tan rápido lo hace."

Manteniendo operarios seguros

ABB tiene una nueva versión de su software de monitorización de robot, SafeMove2.

Como el primer SafeMove, SafeMove2 incluye varias funciones, incluyendo límites de velocidad seguros, monitorización de parada segura, rangos de ejes seguros y supervisión de posición y orientación. Como resultado, el vallado puede instalarse mucho más cerca del robot, haciendo posible un uso más eficiente del espacio en planta.

"Puedes meter más robots en el mismo espacio", dijo Henrik Jerregard, global project manager para controladores de robot en ABB en Västerås, Suecia.

"Ambas versiones tienen las características básicas de asegurar que el robot se mantiene dentro del área típica del rango del robot", dijo. "Con la segunda iteración, es mucho más flexible. Permitimos más características como zonas adicionales, rangos y herramientas y podemos simularlas en RobotStudio", el software de simulación y programación off-line de ABB.

Otro aspecto de SafeMove2 es que ofrece una solución de seguridad basada en software en lugar de basada en hardware. Como resultado, los usuarios pueden esperar inversiones reducidas así como mayor flexibilidad y fiabilidad.

Una aplicación común que SafeMove2 habilita es con aplicaciones colaborativas como carga de máquina o inspección, dijo Jerregard. Con el software de seguridad combinado con sensores de seguridad, un operario puede acercarse al robot y mirar la pieza en la que el robot está trabajando actualmente —porque la app frenará y luego parará el robot.

SafeMove2 también integra conectividad safety fieldbus en la familia de controladores IRC5 de ABB, así como en los controladores IRC5 Single, Compact y Paint.

Convirtiéndose en material de partner

Universal Robots, empresa danesa, fabrica tres robots colaborativos de seis ejes, el UR3, UR5 y UR10. Van en carga de 6,6 a 22 lb (3-10 kg), y en alcance de 19,7 a 51,2" (500-1300 mm).

Task Force Tips, fabricante de Indiana de equipos de bomberos, instaló un robot UR10 y dos UR5 para tender máquinas CNC. Un cuarto robot, un UR5, está montado en una mesa con ruedas y se mueve entre tareas.

"Ligeros, fáciles de configurar, programar y desplegar, Universal Robots permite a clientes hoy abordar requisitos de producción high-mix/low-volume compartiendo el mismo robot en múltiples aplicaciones y ubicaciones de planta sin incurrir en el coste de robots adicionales", dijo Brian Dillman, area sales manager con Universal Robots.

El CEO de Task Force Tips, Stewart McMillan, dijo: "Podemos rodar la mesa con el robot hasta la máquina y en pocos minutos enseñar al robot a cargar piezas. Se vuelven como un partner de una persona que va alrededor y les ayuda con la faena."

Los dos robots UR5 guiados por visión trabajan en tándem, con uno recogiendo y colocando blanks para boquillas de manguera de bomberos en una fresadora, luego tomando la pieza semi-mecanizada y pasándosela al segundo UR5 para procesado adicional.

Tanto el traspaso del robot como la guía por visión usan los registros del protocolo de comunicación MODBUS en el controlador de robots UR.

Si la detección de fuerza de un robot identifica una pieza deformada o virutas de mecanizado en las mordazas de un plato, intenta volar los residuos con aire a presión, y luego lava el plato si eso no funciona. Si todo eso falla y la pieza aún no puede cargar, el robot notifica al operario.

El codo del robot se pliega en vez de rotar

Fabricantes que quieren encajar un brazo robótico en un espacio ajustado y acelerar tiempos de ciclo pueden estar interesados en la nueva serie Flexion de Epson Robotics.

El "codo" en los brazos robóticos de la serie se pliega sobre sí mismo en vez de rotar. Esto permite al Flexion N2, el primer robot disponible en la serie, trabajar en un espacio hasta un 40% menor que robots comparables de seis ejes y maximiza la eficiencia de movimiento para acelerar tiempos de ciclo, dijo Epson. El N2 tiene 17,7" (450 mm) de alcance, requiere 18" (460 mm) de espacio, y tiene una carga de 5,5 lb (2,5 kg).

"En el mercado de electrónica, donde vendemos un montón de robots, hablamos con algunos de nuestros clientes y estaban muy emocionados sobre la posibilidad de que redujéramos el tamaño de este robot —para que pudieran reducir su espacio total de fábrica", dijo Rick Brookshire, group product manager. "Empezó en la industria electrónica, pero una vez introdujimos el producto, empezamos a recibir muchas consultas de las industrias médica y automotriz."

Aunque los robots de seis ejes C4 de Epson son compactos comparados con ofertas de competidores, el C4 de Epson no compite ni con el N2 de la empresa cuando se trata de espacios ajustados, dijo. El C4 tiene 23,6" (600 mm) de alcance pero requiere 26" (660 mm) para trabajar.

El N2 puede montarse tanto en techo como en mesa. Tiene opciones incluyendo guía por visión y detección de fuerza.