Cambiar, Mecanizar, Compensar

Enfrentarse con eficiencia a una velocidad de ciclo de un robot industrial y a una fiabilidad de los procesos, dependerá en gran medida de sus extremos delanteros, las pinzas y otras herramientas, pero también de las interfaces de los efectores al brazo robótico.

Los accesorios robóticos tienen una gran influencia en el rendimiento, la flexibilidad y los campos de aplicación del robot. Los últimos desarrollos de los sistemas de cambio rápido, herramientas accionadas, unidades de compensación y sensores de potencia muestran que el potencial de los accesorios modernos es enorme. Los expertos han previsto que su importancia en la manipulación, montaje y fabricación aumentará continuamente.

Los sistemas de cambio rápido aumentan la velocidad en la producción

Las pinzas, herramientas y otros efectores pueden cambiarse rápidamente por medio de sistemas de cambio rápido. Esto reduce el tiempo de inactividad de la máquina y aumenta la flexibilidad del robot. Mientras que un operario experimentado necesita entre 10 a 30 minutos para el cambio manual sin utilizar un sistema de cambio, un sistema de cambio rápido puede reducir la misma operación a menos de 10 a 30 segundos. El uso de un sistema de cambio rápido siempre es útil en áreas donde los nuevos productos o variantes de productos tienen que cambiarse regularmente, donde se requieren varios efectores para la manipulación o mecanizado y donde es necesario reducir al mínimo los tiempos de parada ocasionados por el mantenimiento de los componentes y herramientas.

Los sistemas de cambio rápido normalmente constan de dos componentes: un cabezal de cambio rápido, montado sobre el brazo robótico, y un adaptador de cambio rápido conectado a la herramienta. Durante un cambio de herramienta, ambos componentes se acoplan automática o manualmente, así como todos los distribuidores eléctricos, neumáticos e hidráulicos. Lo ideal es que esto se haga neumáticamente a través de un sistema de bloqueo de auto retención y se controle a través de sensores integrados. Dado que la alineación de los efectores ya viene definida por el sistema de cambio rápido, no se pierde tiempo en el re-ajuste.

Al seleccionar un sistema de cambio rápido, los clientes e integradores de sistemas deben prestar atención a las dimensiones compactas, a una relación fuerza/peso baja, a los tiempos de cambio cortos y a los módulos de transferencia de energía dimensionados con precisión. Los sistemas modulares son particularmente económicos, donde se pueden combinar varios módulos fluidos y electrónicos entre sí según la aplicación. El bloqueo y desbloqueo de fuerzas con un denominado sistema de bloqueo sin contacto sería ideal, dado que garantiza un bloqueo seguro, si la holgura entre el cabezal y el adaptador alcanza varios milímetros.

Dado que los robots industriales son cada vez más potentes y que se pueden manejar varios kilogramos de peso, los sistemas especiales de carga pesada están ganando importancia. Son adecuados para la manipulación de piezas pesadas, pero también para trabajos con pinzas pesadas, sistemas de agarre al vacío, husillos de mecanizado hidráulico, neumático o eléctrico, aplicaciones de remachado, pinzas para soldar o aplicaciones de soldadura de espárragos con alimentación automática. Por otra parte, se pueden utilizar en la industria del automóvil para el montaje o para prensas. Debido a su alta capacidad de carga, se pueden utilizar para la puesta en marcha de líneas de producción flexibles, donde se mecanizan alternativamente piezas de trabajo ligeras y pesadas.

Las válvulas integradas mejoran la eficiencia energética

Los sistemas de cambio rápido también desempeñan un papel importante a la hora de aumentar la eficiencia energética de una planta. Las microválvulas que se integran en un sistema de cambio rápido puede sustituir a una terminal de válvulas completa. En cada ciclo, el área del pistón del actuador se llena de aire comprimido, lo que ahorra mucho tiempo. Si está utilizando una manguera de alimentación de tres metros de largo con un diámetro de 4 mm, las válvulas integradas reducirán el consumo de aire en un 90%. Al mismo tiempo, aumenta el tiempo del ciclo, ya que el aire comprimido se acciona directamente. En lugar de mazos de cables y alambres, sólo se necesita una línea neumática de aire comprimido y alimentación. Por lo general, ambas líneas se pueden alimentar a través del orificio central con un diámetro de 12 mm, y se pueden integrar en el brazo de un robot SCARA.

Herramientas de combado para lijar, pulir y desbarbar

Además de para la manipulación, los robots también se utilizan en procesos de mecanizado específicos, tales como la perforación o el fresado. Durante el lijado, el pulido y el desbarbado sin embargo, normalmente alcanzaron sus límites, puesto que es imposible reemplazar la experiencia, el sentido de proporción y el instinto de un ser humano en comparación al de un robot. Siempre ha existido el riesgo de que queden rebabas o de que se haya eliminado más material de lo necesario. Además, las herramientas se desgastaban rápidamente o se rompían. Ahora, los robots están probando suerte en este campo de aplicación.

Su secreto son herramientas motorizadas, que se asientan axial o radialmente, y desviaciones de compensación entre la trayectoria del robot y el contorno de la pieza de trabajo. Para mecanizar superficies de metales y plásticos con un robot, las muelas de lijado o cepillos de pulido se sujetan en herramientas de acabado accionadas por aire. Las herramientas especiales de funcionamiento lento generan un par alto. Dado que se comban en dirección axial, se aplica una presión de contacto uniforme para superficies irregulares. Se puede controlar con presión del aire y rangos entre 14 N y 74 N. Las herramientas son muy rígidas transversalmente a la superficie, sin embargo, en la dirección de mecanizado tienen un flexibilidad definida. El desgaste de la herramienta, las inexactitudes en la posición de la pieza de trabajo, así como las ligeras desviaciones del brazo robótico en la trayectoria del robot se compensan. Esto mejora la calidad de los resultados de mecanización, la vida útil de las herramientas utilizadas y el tiempo de programación se reduce en hasta un 75%.

Los husillos de biselado siguen un concepto similar. Tratan de imitar la operación de biselado manual de la forma más precisa
posible. A diferencia de las herramientas de acabado, los husillos de alta frecuencia funcionan a velocidades de hasta 65.000 rpm. Su sistema de husillo y motor se asienta flexiblemente en un apoyo pivotante. Varios pistones neumáticos aseguran que los husillos puedan compensaser radial o axialmente hasta nueve milímetros. Por tanto, el motor de aire comprimido puede moverse en relación a la carcasa, y las desviaciones entre la trayectoria de la herramienta y el contorno de la pieza real se compensan. Incluso en componentes con una forma irregular, se puede obtener un resultado uniforme. La rigidez del husillo de desbarbar se puede controlar a través de una conexión de aire independiente, y se pueden garantizar bordes de desbarbado de corte limpio en cada posición de montaje. En función de la presión de aire ajustada, las fuerzas entre 3.1 N y 42.3 N actúan en la superficie de corte de la fresa, y dependiendo del material, son posibles velocidades de trabajo de hasta a 0,3 ms-1. Como hay que definir menos puntos fijos durante la programación de la trayectoria del robot, se reduce el tiempo de programación, si se utilizan husillos de desbarbar.

Unidades de compensación sin neumática

Con el fin de evitar problemas durante la unión, el montaje o la inserción, las unidades de compensación garantizan la conformidad necesaria entre el efector y el brazo robótico. Evitan fallos y daños en las plantas y aumentan la fiabilidad del proceso. La generación más joven de este módulo flexible está trabajando sin neumática. La conformidad en dos direcciones se ajusta a través de resortes con tornillos de ajuste, en tres direcciones a través de elementos de elastómero. Puesto que las unidades están trabajando sin elementos neumáticos, son muy planas y particularmente adecuadas para el uso en áreas confinadas. Las guías de rodillos de funcionamiento suave pueden compensar las fuerzas de compensación más pequeñas sin efectos stick-slip. Los pistones de retorno de accionamiento por resorte aseguran una alta precisión de repetición.

Los sensores de fuerza-par proporcionan una mayor sensibilidad a los robots

No hay duda de que los productos accesorios de compensación neumática y mecánica pueden ser útiles, y en muchos casos son perfectamente adecuados. Sin embargo, no se puede obtener un resultado extremadamente preciso. Según SCHUNK, el líder de la competencia en sistemas de agarre y tecnología de sujeción, la tendencia para el futuro se dirige hacia sensores inteligentes de fuerza-par, que ayudan a proporcionar a los robots la sensibilidad necesaria. Hoy en día, se utilizan para registrar las fuerzas de procesos ocurrentes, y transferirlas a la unidad de control. La trayectoria del robot se puede reajustar con precisión, y como resultado, se obtienen fuerzas y resultados de mecanizado consistentes.

Para la automatización industrial, el sensor de fuerza-par más versátil es el FTNet de SCHUNK. Mide las fuerzas y momentos en los 6 grados de libertad. Por primera vez, se proporciona un sensor con una interfaz a la unidad de control del robot, y la conexión se simplifica enormemente. El sensor de alta precisión dispone de una salida de datos de alta velocidad de hasta 7.000 Hz. Hay cuatro posibles protocolos de comunicación (Ethernet, Ethernet/IP, DeviceNet y una interfaz CAN-Bus), control remoto vía LAN, y una configuración a través de la interfaz web, ofreciendo de este modo una compatibilidad de interfaz única para numerosas aplicaciones. Se puede utilizar para pruebas de productos, robots o tareas de mecanizado como el lijado y el pulido, pero también para la cirugía robótica, aplicaciones en el campo de la rehabilitación, en neurología y otras muchas áreas. Con este sensor, incluso se pueden automatizar las tareas de montaje, mecanizado y acabado difíciles, que hasta ahora se han realizado de forma manual o con una compleja máquina especial. Con el FTNet incluso se pueden implementar conceptos de control altamente dinámicos. El sensor está disponible para rangos de carga útil entre 12 N y 40.000 N.

La gama de opciones más grande del mundo

SCHUNK el líder de la competencia para sistemas de agarre y tecnología de sujeción, es un importante fabricante de accesorios robóticos en todo el mundo. La empresa fue consciente del potencial de los sistemas de cambio rápido y de las unidades de compensación y desarrolló sistemas modulares estandarizados. Hoy, la innovadora empresa familiar ofrece la mayor gama de opciones del mundo en sistemas de cambio rápido. El programa de accesorios robóticos de SCHUNK comprende sistemas de cambio para pinzas, distribuidores giratorios, unidades de compensación, herramientas accionadas y varios sensores. La compañía también ofrece una larga experiencia en soluciones personalizadas: Desde 1999 SCHUNK ha implementado más de 800 sistemas personalizados de cambio rápido.

 

Cambiar cremalleras

Cambio de pinzas en poco tiempo

Los sistemas de cambio rápido proporcionan una mayor flexibilidad en la fabricación, manipulación y montaje.

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SWS 1210

Opcional con tres sistemas de bloque, el SWS-1210 de SCHUNK puede soportar cargas de hasta 1200 kg.  schunk junio2

Aplicación SWS

Al manipular placas de carburo de 700 kg, la SWS-1210 de SCHUNK garantiza un cambio rápido y fijación segura de las pinzas.

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SWS-L

En el sistema de cambio de cargas pesadas SWS-L de SCHUNK se pueden montar varios módulos y distribuidores para el suministro eléctrico, hidráulico o neumático de los efectores. 

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SWS-I

Microválvulas integradas: Con la SWS-I de SCHUNK, el consumo de aire comprimido se reduce hasta en un 90%.

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MFT

La herramienta de acabado de materiales MFT de SCHUNK está diseñada para mecanizar superficies de metales y plásticos. 

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FDB

El husillo de desbarbar FDB de SCHUNK trabaja a velocidades de hasta 65.000 rpm.

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TCU PGN-plus

La unidad de compensación TCU está utilizando elementos de elastómero para la compensación.He aquí una pinza PGN-plus de SCHUNK.

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FTNet

El sensor de fuerza-par FTNet de SCHUNK se puede combinar con numerosos protocolos de comunicación, por lo que su uso es muy versátil.

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FTNet durante una operación de lijado

Sensores inteligentes como la FTNet de SCHUNK, mide con exactitud las fuerzas y momentos ocurrentes durante el mecanizado.

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