La automatización de procesos suele ir acompañada de la cuestión de cómo optimizar la utilización del espacio de trabajo. Los robots en particular juegan un papel importante en la automatización debido a su amplia gama de variantes, independientemente de la industria y la tarea. Sin embargo, la integración y el funcionamiento eficiente también presentan de manera repetida a los usuarios grandes retos en una amplia variedad de escenarios. Patrick Lazzaroni, Global General Industry Application Expert de Stäubli Robotics France, abordó estos temas el 1 de junio en el webcast “Best practices for industrial robot integration”. En un mismo, el experto en robots explicó los contextos más importantes. Los usuarios pudieron aprender qué debe tenerse en cuenta en la práctica cuando se lidia con robots y qué obstáculos pueden surgir durante la integración, la programación y la operación.
El webcast celebrado en el mes de automatica 2023 se dividió en tres bloques: diseños de robot; optimización del espacio de trabajo de la célula robótica, y selección de robot y diseño del efector final.
Diseños de robot
Stäubli ofrece dos tipos de robots: de 4 ejes (SCARA) y de 6 ejes (articulados). “Los robots de 4 ejes tienen 4 grados de libertad”, apuntó Patrick Lazzaroni. “Este tipo de robots también se llaman robots SCARA. El espacio de trabajo de estos robots es típicamente en forma de riñón, o puede ser más cilíndrico. La principal ventaja de estos robots es que son muy dinámicos y ofrecen una alta repetibilidad. Se usan típicamente para operaciones de pick & place y tareas sencillas de montaje”.
Por otro lado, continuó, “los robots de 6 ejes también son conocidos como robots articulados. Este tipo de robots tienen 6 ejes de libertad” y el espacio de trabajo es en forma de manzana. Su principal ventaja es que son extremadamente rápidos y precisos y pueden cubrir una amplia variedad de aplicaciones. Se utilizan en tareas complejas de montaje y manipulación y en entornos especiales, como salas blancas, ESD, ambientes húmedos, sensibles a las bacterias, tecnología médica, ambientes esterilizados, etc.
Optimización del espacio de trabajo de la célula robótica
“La primera cuestión a tener en cuenta es el espacio de trabajo del robot, también llamado ‘envelope’. El espacio de trabajo es típicamente en forma de riñón, o también puede ser cilíndrico”, señaló Patrick Lazzaroni. Ofrece accesibilidad al radio interior, así como al espacio de trabajo hacia atrás.
“También es importante prestar atención a la compatibilidad ambiental. Un robot solo está disponible si es conforme al entorno de producción del cliente”, destacó. Pueden encontrarse diferentes tipos de ambientes en la industria:
- Duro: polvoriento, aceitoso, grasiento…
- Higiénico: uso de detergentes u otros productos químicos.
- Aséptico: uso de agentes de descontaminación gaseosos o líquidos.
- Sensible a ESD: manejo de piezas sensibles a descargas electrostáticas.
- Sala blanca: sensible a la emisión de polvo y partículas.
Para garantizar que el robot pueda alcanzar todas las posiciones con suficiente espacio libre, se puede asumir como regla general la siguiente reserva de eje:
- Límite exterior del espacio de trabajo: para posiciones en estado extendido, es útil al menos 10º de espacio libre; para el TX2-60L, esta reserva “cuesta” 13 mm.
- Límite interior del espacio de trabajo: para posiciones en estado extendido, es útil al menos 10º de espacio libre; para el TX2-60L, esta reserva “cuesta” 13 mm.
“También es importante usar secuencias de movimiento correctas”, destacó el Global General Industry Application Expert de Stäubli Robotics France, que mostró un ejemplo visual de cómo el tiempo de ciclo puede verse influenciado de manera significativa a través de la secuencia de los posiciones de procesamiento. Posteriormente, mostró otro ejemplo visual de cómo puede influir también la elección del diseño correcto de la localización del espacio de trabajo. Un tercer ejemplo manifestó la influencia que tiene sobre el tiempo de ciclo la amplitud de variación del eje del robot entre las posiciones de procesamiento: eligiendo las posiciones correctas, se minimiza la amplitud angular. “El recorrido más corto o más directo es siempre lo mejor para el tiempo de trayecto. Se deben evitar los obstáculos en la medida de lo posible”, concluyó Patrick Lazzaroni.
Las singularidades se producen cuando dos ejes están alineados entre sí. “El primer tipo de singularidad se produce cuando el eje 4 y el eje 6 están alineados. El segundo tipo de singularidad ocurre cuando el eje 1 y la muñeca están alineados”, explicó el experto de Stäubli Robotics France. Para evitar las singularidades, estas se pueden atravesar con un tipo de movimiento especial. Cuando sea posible, se deben evitar ajustando la orientación del efector final o la configuración del robot. Patrick Lazzaroni mostró cómo reducir el tiempo de ciclo en la programación del robot añadiendo un ángulo de alrededor de 45º y evitando las singularidades.
Configuración del robot
Patrick Lazzaroni afirmó que “también es muy importante elegir la configuración de robot correcta. Los robots pueden acceder a posiciones cartesianas de muchas maneras diferentes, conocidas como configuraciones” (hasta ocho en el caso de los robots de 6 ejes), ofreciendo una gran flexibilidad. Seleccionar la configuración correcta permite mejorar las características generales de la célula de fabricación.
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