¿Por qué el mecanizado CNC es tan relevante para la industria de la robótica?

Los robots parecen estar en todas partes en estos días:trabajando en películas, aeropuertos, producción de alimentos e incluso fábricas que fabrican otros robots. Los robots tienen muchas funciones y usos diferentes y, a medida que se vuelven más fáciles y económicos de fabricar, también se vuelven más comunes en la industria. A medida que aumenta la demanda de tecnología robótica y los fabricantes de robots deben mantenerse al día, un método principal para fabricar piezas robóticas es el mecanizado CNC. . Siga leyendo para obtener más información sobre los componentes mecánicos estándar, los materiales robóticos adecuados y por qué el mecanizado CNC es tan importante para la fabricación robótica.

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Por un lado, el mecanizado CNC permite la producción de piezas con plazos de entrega extremadamente rápidos. Casi tan pronto como tenga listo su modelo 3D, puede comenzar a fabricar componentes con una máquina CNC. Esto permite una iteración rápida de prototipos y una entrega rápida de piezas robóticas personalizadas para aplicaciones especiales.

Otra ventaja del mecanizado CNC es su capacidad para fabricar piezas exactamente según las especificaciones. Esta precisión de fabricación es especialmente importante para la robótica, donde la precisión dimensional es clave para construir robots de alto rendimiento. El mecanizado CNC de precisión puede tener tolerancias estrechas de +/- 0,015 mm , y esta pieza cuidadosamente diseñada permite los movimientos precisos y repetibles por los que el robot es conocido y valorado.

El acabado superficial es otra razón para utilizar el mecanizado CNC para producir piezas robóticas. Las piezas que interactúan deben tener baja fricción, y el mecanizado CNC de precisión puede producir piezas con una rugosidad superficial tan baja como Ra 0,8 μm, e incluso más baja a través de operaciones de posprocesamiento como el pulido. Por el contrario, la fundición a presión (antes de cualquier proceso de acabado) normalmente produce una rugosidad superficial cercana a los 5 μm. La impresión 3D de metal produce un acabado superficial más rugoso.

Finalmente, el tipo de material utilizado en el robot es ideal para el mecanizado CNC. Los robots deben poder mover y levantar objetos de manera estable, lo que requiere materiales fuertes y duros. Estas propiedades necesarias se logran mejor mecanizando ciertos metales y plásticos, como se describe en la sección Materiales a continuación. Además, los robots a menudo se utilizan con fines aduaneros o de producción de bajo volumen, lo que hace que el mecanizado CNC sea una opción natural para las piezas robóticas.

Tipos de piezas de robot fabricadas mediante mecanizado CNC

Con tantas funciones posibles, han evolucionado muchos tipos diferentes de robots. Comúnmente se utilizan varios tipos principales de robots. Los robots articulados tienen un solo brazo con múltiples articulaciones, que mucha gente ha visto. También está el robot SCARA (Brazo robótico articulado de cumplimiento selectivo), que puede mover cosas entre dos planos paralelos. Los SCARA tienen una gran rigidez vertical porque su movimiento es horizontal.

Las articulaciones del robot Delta están en la parte inferior, lo que mantiene el brazo liviano y capaz de moverse rápidamente. Finalmente, los robots de pórtico o cartesianos tienen actuadores lineales que se mueven 90 grados uno hacia el otro. Cada uno de estos robots tiene diferentes configuraciones y diferentes aplicaciones, pero en general, cinco componentes principales conforman el robot (manipulador, efector final, motor, controlador, sensor).

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Los brazos robóticos varían ampliamente en forma y función, por lo que se pueden usar muchos componentes diferentes. Sin embargo, una cosa que tienen en común es su capacidad para moverse o realizar operaciones en objetos, ¡a diferencia de los brazos humanos! Diferentes partes del brazo robótico incluso llevan nuestro nombre:las articulaciones del hombro, el codo y la muñeca giran y controlan el movimiento de las partes intermedias .

Las partes estructurales de un brazo robótico deben ser rígidas y fuertes para que puedan levantar objetos o aplicar fuerza. El mecanizado CNC es la elección correcta debido a los materiales utilizados para cumplir con estos requisitos (acero, aluminio y algunos plásticos). Las piezas más pequeñas, como engranajes o cojinetes en juntas, o las partes de la carcasa que rodean un brazo, también se pueden mecanizar con CNC.

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Un efector final es un accesorio adjunto al extremo de un brazo robótico. Los efectores finales le permiten personalizar la funcionalidad del robot para diferentes operaciones sin tener que construir un robot completamente nuevo. Pueden ser pinzas, pinzas, aspiradoras o ventosas.

Estos efectores finales generalmente tienen componentes CNC mecanizados a partir de metal (generalmente aluminio, más sobre la selección de materiales más adelante). Uno de los componentes está permanentemente unido al extremo del brazo robótico. Una pinza real, una ventosa u otro efector final (o conjunto de efectores finales) se acopla con este ensamblaje, por lo que puede ser controlado por un brazo robótico.

Esta configuración con dos componentes diferentes facilita el intercambio de diferentes efectores finales, por lo que el robot se puede adaptar a diferentes aplicaciones. Puedes ver esto en la imagen de abajo. El disco inferior se atornillará a una pieza correspondiente en el brazo del robot, lo que le permitirá conectar la manguera que opera la ventosa al suministro de aire del robot. Los discos superior e inferior son ejemplos de piezas mecanizadas por CNC.

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Todo robot necesita motores para impulsar el movimiento de los brazos y las articulaciones. Se pueden utilizar servomotores para impulsar el funcionamiento del robot.

El motor en sí tiene muchas partes móviles, muchas de las cuales pueden mecanizarse con CNC. Por lo general, el motor tiene algún tipo de carcasa maquinada para la fuente de alimentación y soportes maquinados para conectarlo al brazo robótico. Dichos soportes suelen estar mecanizados por CNC. Y los cojinetes y ejes del robot generalmente están mecanizados por CNC. Los ejes del robot se pueden mecanizar en un torno CNC para reducir el diámetro o en una fresadora para añadir funciones especiales.

Por último, los engranajes que transmiten el movimiento del motor a las articulaciones del robot u otros componentes se pueden mecanizar mediante CNC mediante fresadoras, electroerosionadoras o talladoras de engranajes.

C controlador

El controlador es el cerebro del robot, hace lo que crees que hará; por lo general, controla los movimientos precisos del robot. Como la computadora del robot, toma información de los sensores y modifica el programa que controla la salida. Esto requiere una placa de circuito impreso (PCB) para albergar los componentes electrónicos. Esta placa de circuito impreso se puede mecanizar con CNC al tamaño y la forma deseados antes de agregar la electrónica.

S ensor

Como se mencionó anteriormente, los sensores reciben información sobre el entorno del robot y la retroalimentan al controlador del robot. El sensor también requiere una PCB que se pueda mecanizar con CNC. A veces, estos sensores también se alojan en carcasas mecanizadas por CNC.