Elementos esenciales de automatización: guía para principiantes sobre integración robótica

Los robots están ganando amplia aceptación y popularidad por sus capacidades de manejo de materiales en carga y descarga de piezas dentro y fuera de máquinas herramienta y otros equipos de manufactura. Cuando un taller decide sumergirse e implementar esta tecnología, enfrenta algunas preguntas importantes. Aquí examinaremos muchos de los detalles básicos, como dónde comprar automatización de brazo articulado y qué saber antes de comenzar la búsqueda de tal equipo.

Robots

En el corazón del sistema de carga está el robot, y muchas marcas, estilos y opciones pueden considerarse. En su mayor parte, este artículo tratará robots de brazo articulado que se han vuelto tan populares en escenarios de carga de máquinas. Cuando un taller busca comprar tal equipo, debe asegurarse de que pueda manejar el trabajo como se espera y considerar la organización detrás del robot. No es secreto que los robots son parte integral de nuestras industrias automotrices, que proveen un gran ejemplo de altos niveles de soporte requerido. Un taller debería considerar marcas de robots que puedan proporcionar este tipo de soporte post-venta.

Diferentes robots están diseñados para diferentes tipos de entornos. Para empresas manufactureras, es importante seleccionar un robot de grado industrial diseñado para trabajar en el ambiente cubierto de virutas y goteo de refrigerante normal en nuestro mundo de carga de máquinas herramienta, y no algo diseñado para laboratorio o planta de procesamiento de alimentos.

Los robots se dimensionan por alcance y carga útil. El alcance requerido probablemente se determine mejor por el equipo diseñando la celda. Es función del tamaño de la celda en combinación con de dónde vienen las piezas entrantes, a dónde irán las piezas terminadas y el acceso disponible a la máquina siendo cargada y descargada.

La carga útil es la cantidad de peso que el robot puede levantar, pero este número puede ser un poco engañoso. Más allá del peso de la pieza en sí, la carga útil es la cantidad que un robot puede levantar, incluyendo todo el tooling, garras, placas de adaptación, extensiones, etc., que se montan en el robot para agarrar las piezas. Además, este peso se establece desde un punto específico en el frente del robot. Cuanto más lejos de este punto esté ubicado el peso, menos peso puede manejar el robot. Como buena regla práctica, para la mayoría de aplicaciones estándar de carga/descarga, solo aproximadamente la mitad de la carga útil debe atribuirse a las piezas. Para una verificación más definitiva, la mayoría de empresas de robots tienen software de verificación de carga útil para asegurar que la carga esté dentro de la especificación del robot.

Tooling de extremo de brazo

El tooling de extremo de brazo (EOAT) es tooling montado al final del robot para asistir en realizar tareas necesarias, como movimiento de piezas. Mientras varios tipos de tooling, como ventosas y imanes, están disponibles para recoger piezas, el estilo más común en taller usa garras neumáticas. Al igual que con el robot mismo, garras de calidad apropiadas para el entorno de trabajo son importantes.

La aplicación dictará el tamaño y cantidad de mordazas y garras necesarias. Las garras están disponibles en muchas configuraciones y pueden tener dos, tres o cuatro mordazas. Garras de dos mordazas con cierre paralelo son las garras predilectas para cualquier cosa cuadrada, rectangular o fácilmente recogida entre dos dedos. Garras de tres mordazas se prestan para recoger piezas redondas y hexagonales, al igual que un plato de tres mordazas es prevalente en un torno. Sin embargo, para piezas redondas y hexagonales en una matriz repetible, como una bandeja con columnas y filas de piezas, garras de cuatro mordazas a menudo son más manejables.

Sistema de entrada/salida

Entrada/salida es el término para el método de traer piezas entrantes al robot o celda y mover piezas terminadas lejos. El sistema de entrada almacena un número de piezas en cola y trae esas piezas a un lugar repetible para el robot en preparación para ser cargadas en la máquina. El sistema de salida lleva las piezas terminadas lejos del robot y hacia el operador y también almacenará un número limitado de piezas terminadas.

Configurar un sistema de automatización requiere muchas decisiones, pero una de las más importantes es el sistema de entrada/salida. Este será el punto donde el operador interactúa con el sistema de automatización más a menudo, así que asegurar que soporte lo necesario es importante. Por ejemplo, que el operador coloque piezas en una orientación específica en un cajón es buena solución para volúmenes bajos, pero será intensivo en mano de obra al hacer muchas piezas iguales, especialmente si el tiempo de ciclo es corto. Los sistemas de entrada y salida podrían ser separados (por ejemplo, sistema de entrada vibratoria a granel y un canal de salida) o combinados (por ejemplo, un cajón donde el operador coloca piezas entrantes, y el robot toma la pieza cruda y coloca las terminadas de vuelta). Las respuestas a las preguntas en la barra lateral de este artículo ayudan a identificar mejor qué configuración funcionará mejor.

Los cajones normalmente se acoplan al lateral de la protección de la celda de automatización y permiten al operador una interfaz conveniente con el sistema. Los cajones tienen capacidad limitada, así que un método popular es tener varios cajones en configuración apilada similar a los de una cómoda. El robot abrirá el cajón específico que requiera. Al terminar con el cajón, el robot lo empujará de vuelta al mueble y sacará el siguiente para continuar. Normalmente, habrá un inserto en el cajón con una serie de bolsillos en filas y columnas para permitir posicionamiento preciso y repetible de piezas para que el robot sepa dónde está la pieza para recogerla.

Los transportadores también proporcionan un método flexible (y popular) de traer piezas dentro y fuera de una celda de automatización. El transportador puede usar guías de carril ajustables y traer filas de piezas a posiciones repetibles para que el robot recoja, o configurarse en una configuración de mover múltiples palets de piezas dentro y fuera de la celda al manejar gran volumen. Los transportadores son flexibles y normalmente competitivos en precio, pero cuando se necesitan para grandes volúmenes, sus requisitos de longitud pueden crear problemas de espacio en un taller abarrotado.

Un canal es un buen y económico método de salida. El robot simplemente deja caer una pieza en un canal inclinado para usar la gravedad y llevarla a una caja. No todas las piezas pueden usar un canal, ya que el daño a la pieza es algo a considerar con este método.

La entrada vibratoria a granel (alimentador de cuenco o similar) es un gran método para manejar grandes volúmenes de piezas. Casi no se requiere mano de obra del operador, limitada a simplemente volcar un cubo grande de piezas en el cuenco. Estos alimentadores a granel no son conocidos por su flexibilidad y usualmente están diseñados para manejar solo unas pocas piezas similares.

Sujeción de pieza

Como en cualquier trabajo sin automatización, cómo la pieza necesita ser sujeta para la operación de mecanizado es importante, pero al usar automatización, la sujeción de la máquina debe ser automática. Además, cómo el robot sostendrá la pieza durante carga y descarga es de igual preocupación para que la sujeción de la máquina y las garras del robot trabajen juntas. Por ejemplo, las mordazas de torno a menudo pueden aliviarse o modificarse ligeramente para acomodar los dedos de la garra del robot que sostienen la pieza.

La mayoría de tornos ya tienen un sistema de accionamiento hidráulico como estándar, pero la sujeción y control de sujeción no son normalmente parte del paquete estándar de una fresadora. Las opciones de sujeción en una fresadora proporcionan ventajas similares, sean automáticas o no; tornillos, platos y arboles expansores son excelentes opciones, según los requisitos de las piezas. La consideración mayor se relaciona con cómo la sujeción automática será controlada (hidráulica o neumáticamente).

Un sistema hidráulico es más costoso de añadir a una máquina, pero generará más fuerza y tiende a ser un buen método de control de sujeción de propósito general. Un sistema neumático permitirá ajustar la fuerza de sujeción discretamente para acomodar piezas delicadas, pero no generará tanta potencia (y, a su vez, fuerza de sujeción) como la hidráulica.

Dónde comprar

Hay varias vías a considerar al comprar automatización. La automatización de brazo articulado normalmente es construida por un integrador especializado en trabajar con robots. Los robots pueden usarse de muchas formas, así que es importante asegurar que el integrador sea conocedor en poner robots en máquinas. Al poner robótica en un nuevo equipo, algunas empresas de máquinas herramienta tienen su propio grupo de integración que manejará la integración, y algunas usan un integrador externo hacia quien dirigen la mayor parte de su trabajo de integración. Si la automatización se añade a un equipo existente en el taller, el proveedor original de la máquina puede ayudar. Si no, integradores independientes pueden intervenir fácilmente para manejar la instalación.

Independientemente de quién configure el sistema, es importante tener claridad sobre quién será responsable de qué. Cuando todo el equipo se compra de un solo proveedor, es claramente responsabilidad de esa empresa asegurar que todas las diferentes piezas funcionen correctamente juntas. Sin embargo, si la máquina herramienta es suministrada por una empresa y el robot de otra, las líneas de responsabilidad pueden difuminarse fácilmente. Las preguntas difíciles sobre responsabilidad deben hacerse por adelantado a cada proveedor involucrado.

Para más información sobre robots y automatización de Methods Machine Tools Inc., llame al 978-443-5388 o visite methodsmachine.com.

Detallando los requisitos

Un vistazo cercano a estas consideraciones irá lejos en configurar un sistema de automatización que proporcione movimiento de piezas eficiente y efectivo. Las respuestas a estas preguntas serán importantes para el equipo diseñando la celda:

• ¿Cuáles son los pesos máximo y mínimo de las piezas que correrán en la celda?
• ¿Cuál es la condición de las piezas al llegar a la celda (forma, slug, barra cortada, fundición, forjado, pre-mecanizado, tamaño, bordes afilados/rebabas, cubiertas de virutas/refrigerante/aceite)?
• ¿El proceso de mecanizado será de operación única u operaciones múltiples requiriendo contrahusillo?
• ¿Cuántas piezas y por cuánto tiempo necesita suministrar la cola de entrada?
• ¿La celda correrá desatendida o habrá un operador disponible para supervisar?
• ¿Qué tipo de inspección en proceso se incluirá?
• ¿Cuánto espacio de piso está disponible para la celda de automatización?
• ¿La capacidad de esta máquina será ocupada con la automatización o se usará sin automatización algún porcentaje de tiempo?