Los robots Scara se preparan para los futuros retos de fabricación

Los robots industriales siguen permitiendo a las empresas de fabricación y logística aumentar la productividad y reducir los costes, además de posibilitar la industrialización de nuevos productos cuyo montaje resulta poco práctico o rentable con los métodos tradicionales. Cada nueva generación de máquinas es más asequible, más fácil de usar, más rápida y más eficiente.

Aunque la pandemia ha alterado las tendencias del mercado en general, la demanda de robots ha seguido aumentando. Uno de los factores que la impulsan es que las empresas han identificado la inversión en robótica como una solución para mantener la producción al tiempo que se garantiza la protección de los trabajadores frente a las infecciones. Se espera que esto continúe. Fortune Business Insights valoró el mercado total de robots industriales en 14.600 millones de dólares en 2020 y predice más de un 10% de CAGR en el período 2021-28.

Los robots industriales están disponibles en muchas formas diferentes para abordar una amplia variedad de tareas. En un extremo del espectro, las grandes máquinas diseñadas para levantar objetos pesados y realizar procesos de alta velocidad trabajan en áreas donde el acceso humano está restringido para garantizar la seguridad. En el otro extremo, los robots colaborativos de sobremesa (cobots) coexisten con los trabajadores humanos y se encargan de tareas repetitivas, exigentes o de duración crítica.

En medio de estos dos extremos, los robots construidos para manipular cargas desde unos pocos gramos hasta unos 50 kg están automatizando una amplia variedad de procesos que implican la recuperación, el movimiento y la colocación de artículos de forma repetida. normalmente, los usuarios pueden buscar aumentar la velocidad, la precisión y la repetibilidad, o eliminar el contacto humano con artículos como alimentos o materiales estériles. Entre ellos, el robot Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm) se utiliza ampliamente en proyectos de automatización industrial.

Los robots Scara son una tecnología madura y asequible. Pueden instalarse solos o en grupos con otros robots Scara, o con diferentes tipos como robots cartesianos, de un solo eje y de varios ejes (figura 1). Además, combinan bien con los módulos de transporte lineal LCMR200 de Yamaha, que proporcionan un transporte flexible de las piezas de trabajo. A diferencia de los transportadores de cinta y rodillos convencionales, estos módulos se programan y controlan del mismo modo que otros robots para crear una célula de montaje robótica totalmente integrada y coordinada.

Un examen más detallado de las últimas generaciones de robots Scara muestra cómo estas máquinas siguen evolucionando para satisfacer las exigencias de la fabricación moderna.

A primera vista, los robots Scara actuales pueden parecer poco diferentes de las primeras generaciones de máquinas. Al igual que sus predecesores, la característica que los define es un brazo articulado de dos eslabones que funciona en un solo plano. Aunque la ciencia ficción y los primeros cobots, como Baxter, han presentado formas humanoides, el Scara ha demostrado su excelencia duradera a la hora de imitar el brazo humano: puede extenderse y retraerse, y girar sobre el eje del “hombro“y del”codo”, de forma independiente y simultánea. Puede desplazarse a un número infinito de lugares dentro de la zona definida por la extensión máxima de los dos eslabones, y también puede llegar al interior de los recintos.

Gracias a esta flexibilidad, los robots Scara pueden realizar una amplia gama de operaciones, como mover objetos de un lugar a otro, recoger y colocar o posicionar componentes en conjuntos, y ejecutar procesos como atornillar, dispensar y hacer grabados.

Además de esta gran flexibilidad, la exactitud y la precisión son otros puntos fuertes que permiten a los robots Scara abordar tareas industriales exigentes y ofrecer una repetibilidad extraordinaria. La familia de robots Scara YK-XE de Yamaha, de bajo coste y alto rendimiento, que maneja cargas útiles de entre 4 y 10 kg, contiene modelos con una repetibilidad especificada de tan sólo ±0,01 mm en los ejes X, Y y Z, y de ±0,01° en la rotación. El YK710XE es una excepción. Con la mayor longitud de brazo de la familia, que alcanza los 710 mm, tiene una repetibilidad de ±0,02 mm en los ejes X e Y. La exactitud y precisión de estos robots permite su uso en tareas como la colocación de componentes mecánicos diminutos, como pequeños muelles o arandelas, o la recogida y colocación de componentes electrónicos de montaje superficial. Su capacidad de carga útil también permite utilizarlos para transferir o ensamblar piezas pesadas, como las de la automoción.

Parece el robot perfecto, preparado para convertir tareas mundanas y repetitivas en procesos que pueden ayudar a las empresas que decidan invertir a destacar por encima de sus competidores. Los robots pueden trabajar más rápido, durante más tiempo y con menos errores que los trabajadores humanos, lo que permite que las habilidades humanas —destreza extrema, resolución de problemas, creatividad— se empleen de forma más útil en otros ámbitos. Pero siempre hay oportunidades para mejorar las máquinas, como por ejemplo aumentar la velocidad, la fiabilidad y la facilidad de uso..

La última generación de robots Scara YK-XE de Yamaha está diseñada con un nuevo conjunto de cabezal aligerado y un control de movimiento mejorado que garantiza una aceleración más rápida y una reducción de las vibraciones. Las estrategias de control que Yamaha ha desarrollado para sus máquinas Scara optimizan automáticamente la aceleración lineal y angular, teniendo en cuenta la orientación del brazo y la inercia de la carga útil, para limitar el par máximo, evitar la vibración excesiva y mejorar la capacidad de control. Esto no sólo ayuda a minimizar el tiempo de ciclo, sino que también alivia las tensiones mecánicas para mejorar la fiabilidad.

Con su control de movimiento de precisión, los robots Scara aportan una mayor productividad a numerosos procesos industriales. La integración de un sistema de visión amplía aún más las aplicaciones de la máquina, ya que permite funciones como el seguimiento de la cinta transportadora, la detección de la posición y la compensación de la posición para mejorar la precisión de procesos como el depósito de adhesivo o sellador en el borde de un conjunto, o la colocación de etiquetas en componentes que pueden estar situados de forma irregular en un sustrato.

El sistema de visión RCXiVY2+ de Yamaha (figura 2) se implementa con una tarjeta de visión, una tarjeta de iluminación y una tarjeta de seguimiento que se instalan en el controlador del robot multieje de la serie RCX3. Esto reúne la gestión del control del robot, el procesamiento de la imagen, el control de la iluminación y el procesamiento de los datos necesarios para el seguimiento del transportador dentro del programa del robot, lo que reduce significativamente el tiempo de configuración del equipo.

El sistema RCXiVY2+ tiene una nueva capacidad de detección de manchas que puede reconocer las piezas de trabajo de dos a diez veces más rápido que la técnica de detección de bordes utilizada anteriormente. Esto permite a los robots encargarse de la detección, la recogida y el recuento a alta velocidad de múltiples artículos de forma y tamaño indeterminados, como alimentos y ropa.

Para ayudar a configurar un solo robot o una celda de montaje, las herramientas de software del proveedor, que cuentan con numerosas funciones, pueden facilitar y agilizar la programación y la configuración del robot. El entorno RCX-Studio 2020 de Yamaha proporciona herramientas para ayudar a gestionar los robots desde la configuración hasta el mantenimiento y ahora contiene asistentes para generar automáticamente aplicaciones de muestra. Estas plantillas listas para usar ayudan a programar fácilmente acciones comunes como la recogida y colocación, el paletizado y el seguimiento de cintas transportadoras, incluidos los procesos que implican visión, sin necesidad de escribir comandos.

También hay herramientas como un emulador, una calculadora de tiempos de ciclo y un trazado en tiempo real, mientras que otra novedad es el simulador 3D para comprobar, depurar y optimizar los programas fuera de línea. Entre las herramientas disponibles en el simulador se encuentran la visualización de la trayectoria, que permite a los operadores evaluar los movimientos del robot, y la comprobación de interferencias para ayudar a evitar colisiones con otros robots o periféricos. Es posible simular hasta cuatro robots juntos y observarlos desde varios puntos de vista simultáneamente. Gracias al simulador, las posiciones de los robots, la secuencia de acciones y los ajustes de velocidad óptimos pueden decidirse rápidamente antes de que comience cualquier trabajo de instalación real. Esto puede ahorrar una gran cantidad de costosas pruebas y errores, sobre todo cuando se configura una célula de montaje con varios robots, y permite que la producción comience antes.

El robot Scara ha sido el principal tipo desplegado en las aplicaciones industriales, ofreciendo alta velocidad y fiabilidad, así como una precisión excepcional. Las últimas generaciones siguen mejorando estos parámetros tan conocidos. A medida que el argumento económico a favor de la automatización sigue ganando fuerza, las empresas que buscan infundir la robótica en sus procesos tienen una opción más amplia y mayor que nunca. El Scara sigue mejorando, aportando nuevos avances con cada generación sucesiva, para ofrecer una opción más económica y accesible con capacidades adicionales, tiempos de ciclo más rápidos y mayor precisión, así como fiabilidad y facilidad de uso y programación.