Consideraciones en el montaje de robots

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Es habitual quedarse sorprendido al ver el brazo de robots, o brazo robótico trabajando, ya sea paletizando desde sacos de cemento a conservas, en el final de línea de una fábrica, colocando maletas en los carros de un aeropuerto cuando las introducen en las bodegas de un avión, en las líneas de realización de pedidos en un almacén logístico de una gran cadena alimentaria, o soldando en la línea de producción de una fábrica de coches.

Es asombroso observar las velocidades a las que se mueven estos robots y la precisión que consiguen en sus trayectorias y paradas. Pero ¿Qué implica llegar a esas velocidades?

Velocidades alcanzadas por robots

Los brazos robóticos en algunos de sus movimientos pueden llegar a alcanzar velocidades de entre  90 y 160 grados por segundo según la articulación y, una variación en la repetitividad de parada en una misma ubicación de tan solo ±0.08mm

Estas grandes velocidades y precisión de parada implican altas aceleraciones y deceleraciones que se traducen en esfuerzos de diferente naturaleza que son generados y que hay que tener en cuenta y sobre todo bajo control para el correcto funcionamiento y durabilidad de la instalación.

Estos esfuerzos deben ser soportados por el pedestal o estructura en el que se encuentra instalado y transmitidos a su vez a la estructura del edificio, ya sea solera, techo,…

Anclaje

Es importante asegurarse que estos elementos arquitectónicos que mencionábamos tienen la entidad suficiente para hacerse cargo de estas solicitaciones sin sufrir deformaciones, resquebrajamientos o el colapso. La instalación de un robot requiere, entre otros, de un estudio ingenieril para obtener los esfuerzos generados y verificar que pueden ser asumidos por la estructura existente. A modo de ejemplo, el valor del momento de vuelque puede llegar a ser de 45.500 Nm en un robot de serie pesada.

Carga

Los brazos robóticos habitualmente empleados en logística se definen por su alcance y su capacidad de carga, oscilando desde unos pocos kilogramos a varios centenares, con alcances superiores a los tres metros. Hay versiones especialmente diseñadas para procesos de soldadura o pintado caracterizados por contar con canalizaciones especiales para los fluidos, y una protección extra ante las salpicaduras en sus partes móviles y eléctricas.

Configuración de instalación de robots

Con objeto de realizar sus operaciones, los brazos robóticos pueden ser instalados en diferentes configuraciones; de manera vertical anclado al suelo, en posición vertical invertida o, sobre un eje lineal para que se pueda desplazar a lo largo de, por ejemplo, una cadena de montaje o un conjunto de ubicaciones.

De manera vertical

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De manera vertical invertida

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Sobre un eje lineal

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En la elección del tipo de robot a instalar es necesario tener en cuenta sus limitaciones, destacando como principales el alcance y el peso máximo que es capaz de manipular. Para ello se debe simular con el software adecuado su esfera de alcances y trayectorias y comprobar meticulosamente que los puntos de interés son alcanzados sin interferencias y con las garantías suficientes de repetitividad y no excediendo los límites máximos de la máquina para garantizar unas condiciones óptimas de trabajo.

Una parte importante e imprescindible de los robots es el útil de trabajo que lleva acoplado y que varía en función de la funcionalidad de la célula robotizada. Se trata de equipos que pueden variar desde dispositivos comerciales como bandejas de ventosas o antorchas para soldar a artefactos con varias funciones que combinan elementos mecánicos, neumáticos, electrónicos y elementos de detección complejos capaces de adaptarse a la naturaleza de una inmensa variedad de artículos a manejar.

Las características de estos artefactos conocidos como garra o gripper son: rapidez a la hora de realizar las maniobras de recogida en origen y entrega en destino con objeto de no provocar cuellos de botella y penalizar el tiempo de ciclo de la célula, esta rapidez también se tiene que manifestar en el proceso de sujeción del articulo a manipular, la duración de las maniobras de recogida, aseguramiento y entrega deben ser operaciones muy breves, cuanto más, mejor.

Otra característica importante es la capacidad de sujeción del articulo a manipular, según el plano horizontal de movimientos el robot puede alcanzar una velocidad angular de 100 grados por segundo viéndose el artículo transportado sometido a una importante fuerza centrífuga que puede provocar que si la sujeción no es suficiente el articulo salga catapultado pudiendo provocar daños en la propia célula o a operarios que se encuentren incluso a varios metros de la célula robotizada.

Conclusión

Estas características deben ser conseguidas mediante equipos y materiales en los que sus pesos juegan un papel muy importante a tener en cuenta ya que a mayor peso de la garra o gripper menor peso del articulo a manipular con objeto de no exceder la capacidad máxima del robot.

Para el diseño, fabricación y montaje de una célula robotizada es importante, con objeto de garantizar un rendimiento máximo, una mantenibilidad reducida, un coste de funcionamiento bajo, una disponibilidad máxima y sobre todo un ambiente seguro sin riesgos para los operarios que interactúan con ella o están en sus cercanías, en conclusión, contar con un equipo técnico de diseño y fabricación con un gran conocimiento en este tipo de instalaciones.

Javier Pérez Guardia (Dirección producción y SAT)  en LMGroup

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