Automatización con robots para maximizar la productividad por metro cuadrado

Aunque la automatización de procesos mediante robots es una forma fiable de aumentar el rendimiento y la productividad de la producción, el ahorro de espacio puede variar en función del tipo de robot elegido. Cuando el espacio es reducido, un robot orbital montado en el techo puede ofrecer una solución adecuada.

Utilizar el espacio de la fábrica de forma eficiente es tan importante para la productividad como elegir el mejor equipo. Al igual que los trabajadores humanos, las máquinas como los robots de recogida y colocación (pick&place) para tareas como el embalaje y la paletización necesitan espacio para moverse. También puede ser necesaria una zona de contención para garantizar la seguridad del personal humano que pueda estar trabajando cerca del robot. El área de trabajo total puede ser mucho mayor que el propio robot, lo que impide utilizar el suelo de la fábrica para otros fines.

En los casos en los que los artículos entrantes deben trasladarse de un palé a una cinta transportadora, un robot articulado verticalmente puede proporcionar una solución rápida y repetible. Son relativamente fáciles de seleccionar, instalar y programar. Se requiere una base segura, que puede ser grande en función de las masas móviles y la carga útil. El robot suele colocarse a un lado de la zona de trabajo, lo suficientemente lejos de estructuras como cintas transportadoras para que el robot pueda articularse y alcanzar las posiciones objetivo de recogida y colocación de objetos. Su tamaño y construcción se determinan en función de las masas móviles y la carga útil. La solución de automatización completa, tal como está instalada, puede ocupar una gran superficie, como ilustra la figura 1.

Al cabo de un tiempo, es inevitable reorganizar el espacio de la fábrica para introducir nuevos equipos y procesos, y a medida que cambian los requisitos de la empresa. Es posible que se necesite una línea de producción adicional o más espacio para almacenar existencias. Expandir o ampliar la fábrica puede ser prácticamente imposible; trasladarse a unas instalaciones más grandes, caro y perjudicial. Recuperar el espacio alrededor de un robot grande y pesado puede parecer una alternativa atractiva. De hecho, hay algunas opciones a considerar.

Algunos robots, como las máquinas de enlace paralelo, están diseñados para instalarse directamente encima de su área de trabajo y pueden liberar el espacio lateral de una cinta transportadora que, de otro modo, estaría ocupado por un robot articulado verticalmente. Sin embargo, su instalación puede resultar complicada. Se necesita un chasis resistente para soportar el peso del robot, y éste puede ser alto si se requiere un gran alcance. Como muestra la figura 2, el ahorro puede ser pequeño. Este ejemplo muestra un robot de enlace paralelo que se instala encima de un par de cintas transportadoras para recoger y alinear piezas colocadas aleatoriamente que se mueven a gran velocidad. El robot puede funcionar a gran velocidad y permite ahorrar mucho espacio en comparación con una máquina articulada verticalmente, como muestra el diagrama. Sin embargo, sería deseable un uso aún más eficiente del espacio.

En cambio, un robot Scara puede permitir un menor espacio ocupado, sobre todo en relación con su capacidad de carga. La elección de un Scara puede ofrecer otras ventajas, como una programación más sencilla, una mayor precisión en el eje z y una velocidad y aceleración elevadas. El ejemplo de la figura 3 ilustra cómo pueden disponerse dos robots Scara para recoger artículos aleatorios de una única cinta transportadora y colocarlos en cintas separadas según el tipo. El sombreado naranja muestra las áreas que pueden ahorrarse si se encuentra una solución más eficiente en términos de espacio.

Para ahorrar el máximo espacio posible, se puede optar por un robot Scara orbital. Estos pueden utilizar el espacio de forma más eficiente que las máquinas Scara articuladas verticalmente, de enlace paralelo y convencionales. El movimiento orbital permite acceder a todos los puntos de un área circular situada bajo el robot y se consiguen tanto una alta velocidad como una gran precisión. El área de movimiento del brazo puede limitarse si es necesario, para permitir su uso en espacios extremadamente reducidos.

Al recoger artículos de un palé, un Scara orbital montado directamente sobre el área de trabajo, como en la figura 4, puede ahorrar gran parte del espacio necesario para instalar de forma segura un robot articulado verticalmente como el del ejemplo de la figura 1.

Además, en comparación con la máquina de enlace paralelo utilizada para alinear artículos aleatorios, mostrada en la figura 2, un Scara orbital puede ahorrar más espacio, como se ve en la figura 5.

En comparación con los robots Scara convencionales, un Scara orbital colocado en posición central puede hacer el trabajo de dos máquinas al mover artículos de una cinta transportadora a tres. La máquina orbital ocupa mucho menos espacio, como muestra la figura 6.

Un integrador de sistemas que trabaja con Yamaha Robotics descubrió que la serie YK-TW de Scara orbitales ampliaba las oportunidades de la empresa de construir soluciones más compactas para satisfacer los requisitos de los usuarios finales. La elección de un modelo YK-TW con una carga útil de 5 kg y un amplio área de movimiento de φ1.000 mm garantizaba un alcance suficiente para recoger artículos de grandes palés, al tiempo que ocupaba un área de trabajo general compacta.

El modelo elegido tiene una altura extremadamente baja, de sólo 392 mm, y pesa apenas 27 kg. Aprovechando las propiedades de este Scara orbital, el equipo fue capaz de ofrecer una solución única de ahorro de espacio que, en última instancia, resultó ganadora de la licitación.

Como muestra la figura 7, la amplitud de movimiento permite instalar el Scara orbital dentro de la zona del transportador, eliminando así la necesidad de barras de seguridad. Con la altura del transportador de 900 mm y la altura total de 600 mm del robot montado en su puente, la altura total de la instalación es de aproximadamente 1,5 metros. Suponiendo que la altura típica de un trabajador humano sea de 1,7 metros, el robot orbital contribuye a crear un entorno de trabajo más cómodo para las personas sin que se sientan dominadas por grandes robots.

Además, Yamaha puede suministrar un soporte de montaje específico para los robots YK-TW que libera a los equipos de ingeniería de laboriosos cálculos de resistencia y reduce significativamente el tiempo de desarrollo del proyecto.

Los robots Scara orbitales pueden ayudar a ahorrar espacio en las fábricas y también permiten una menor altura total del equipo en comparación con los robots articulados verticalmente, así como con otras opciones de ahorro de espacio como los robots de enlace paralelo y los robots Scara convencionales. En proyectos en los que el ahorro de espacio es una prioridad, los robots Scara orbitales pueden ser eficientes desde el punto de vista operativo y permitir una rápida ejecución del proyecto.