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Cobots: La nueva opción para moldeadoras de inyección y otras industrias 

Por Manuel A. Sordo, General Manager para Latinoamérica de Universal Robots

Hace treinta años, los robots servo-controlados eran rara vez implementados en aplicaciones de moldeo por inyección. El enfoque más común era desplegar un robot cartesiano punto a punto simple de tres ejes montado en máquina. Con un trazo Z (vertical), suficiente para alcanzar la línea central de la platina, estos equipos extrajeron rápidamente piezas del molde y las entregaron a bolsas o transportadoras.

Hace veinte años, los robots cartesianos servo-controlados se hicieron comunes, proporcionando una mayor precisión y control de las herramientas ajustadas en el extremo del brazo robótico, y quince años atrás, los moldeadores comenzaron a aplicar robots de seis ejes en números crecientes. Esta evolución, cabe señalar, fue impulsada por cuatro catalizadores técnicos y comerciales que continúan hoy en día:

1) Procesos post-molde. Los clientes requieren que los moldeadores entreguen piezas y conjuntos más completos, y los moldeadores se complacen en aumentar su valor. Recorte, pulido, decoración, ensamblaje, envoltura y embalaje, son ahora tareas comunes, candidatos perfectos para la automatización.

2) Acabado superficial mejorado. Los clientes establecen estándares muy altos para los acabados superficiales, que requieren que las piezas se manipulen cuidadosamente desde el molde hasta el paquete final o el contenedor de envío.

3) Menores ciclos de vida del producto. El ritmo de las actualizaciones de productos y las nuevas introducciones requiere un cambio constante en los procesos de fabricación.

4) Mezcla alta / bajo volumen. La personalización del producto, los tamaños de lotes pequeños y la producción a pedido para reducir el inventario generan tiradas cortas, lo que hace que la configuración sea aún más exigente.

En los últimos 10 años y, ahora, con una frecuencia cada vez mayor, los procesadores de plásticos han comenzado a adoptar un nuevo nivel de automatización, llamados robots colaborativos o “cobots”. Basados en la tecnología de brazo articulado, estos añaden una capa de seguridad al usuario, programabilidad y movilidad a robots estándar de seis ejes. Para comprender la atracción de los cobots, es útil comenzar con una revisión de lo que hace que los robots de brazo articulado sean populares en primer lugar.

La flexibilidad de posicionamiento y facilidad de adaptación de trabajo general de los robots de seis ejes son clave para su éxito en el moldeo por inyección. Los grados adicionales de libertad se traducen en más opciones en todas las fases del manejo de materiales, ensamblaje y otras aplicaciones que se traducen en las siguientes ventajas reales del proceso:

  1. a) Flexibilidad para ejecutar procesos previos y posteriores al molde. La colocación de insertos en el molde y las piezas móviles a través de procesos posteriores al molde significa movimientos complejos y ángulos y posiciones exigentes.
  2. b) Costos de herramientas reducidos. Los robots cartesianos de cuatro ejes a menudo requieren herramientas complejas para compensar sus limitaciones cinemáticas. El rango de movimiento y flexibilidad de los cobots simplifican los costos, así como la complejidad de las herramientas y las pinzas.
  3. c) Flexibilidad para cargar insertos de precisión. La adquisición e inserción de insertos de precisión está habilitada por la flexibilidad de posicionamiento y la repetibilidad de los robots de seis ejes.
  4. d) Extracción de piezas complejas simplificada. Las piezas complejas son difíciles de eliminar sin expulsores, pero la destreza de los cobots permite sacar las piezas suavemente del molde.
  5. e) Flexibilidad para evitar obstáculos. Las barras de unión, toboganes, mangueras y abrazaderas a menudo interfieren con los movimientos de las piezas. Los cobots proporcionan la mayor flexibilidad para navegar alrededor del molde.
  6. f) Vida de mantenimiento. Los cobots se encuentran sellados, con mantenimiento reducido y mayor tiempo de actividad. La mayoría de los robots cartesianos en moldeo por inyección requieren un mantenimiento regular, ya que sus trenes de transmisión están expuestos.
  7. g) Opciones de montaje flexibles. Muchos cobots se pueden montar en varias orientaciones para optimizar el diseño, el alcance y el tiempo de ciclo. Si bien la instalación típica es un piso o pedestal montado en la abertura posterior, hay otras opciones disponibles para montaje en pared o techo. Para la mayoría de los cobots, la orientación de montaje es fija y debe configurarse en la fábrica durante la adaptación del robot. Otros modelos permiten establecer la orientación rápidamente en el campo.
  8. h) Uso eficiente del espacio de piso. En cualquier fábrica, el espacio de suelo siempre es caro. A medida que los moldeadores agregan más y más procesamiento antes y después del molde a sus ofertas, el espacio de piso alrededor de una máquina tiene una demanda aún mayor. El montaje en máquina de un cobot proporciona los beneficios de flexibilidad de seis ejes, al tiempo que libera espacio en el piso para operaciones secundarias.
  9. i) Fácil acceso a la máquina. Los moldes deben cambiarse, y el departamento de mantenimiento también necesita acceso. Montar un cobot de seis ejes en la máquina o sobre la cabeza también significa un acceso despejado cuando sea necesario.

Las ventajas de los cobots

El uso de cobots está explotando en el mercado de moldeo por inyección. Si bien ofrecen todos los beneficios de seis ejes mencionados anteriormente, también brindan ventajas significativas que no están disponibles con la automatización tradicional:

  • Aumentar el espacio en el piso. Los robots colaborativos se llamaron así por su capacidad para trabajar de forma segura cerca de los humanos. Cuando se aplican adecuadamente (después de una evaluación de riesgos), a menudo no requieren las vallas de seguridad y puertas de acceso pesadas, costosas o espacios asociados con la automatización tradicional.

Su naturaleza colaborativa libera aún más espacio en el piso, incluso para instalaciones montadas en el piso o pedestal, y permite un acceso rápido al área de trabajo del cobot sin abrir puertas de seguridad, desactivar alarmas, entre otras. (Toma en cuenta, sin embargo, que, si bien los robots mismos pueden estar diseñado con sensores y limitaciones de velocidad y torque para hacerlos seguros alrededor de los humanos, sus herramientas de extremo de brazo o las piezas que manejan, podrían presentar riesgos sin alguna protección mecánica o electroóptica).

  • Operadores comprometidos. Los cobots están diseñados para operar de manera segura cerca de técnicos, otros cobots y maquinaria. Maximizar la interacción entre operadores calificados y cobots puede ser más productivo que usar robots u operadores humanos solos.
  • Portabilidad. Ligeros y fáciles de configurar y programar, se tratan como una herramienta de fabricación, se mueven de una máquina a otra como la mezcla de producción y la demanda programada.
  • Fácil de programar. Algunos ofrecen una programación extremadamente intuitiva, lo que hace que la configuración, programación e interfaz con máquinas de moldeo y otros periféricos sea muy sencilla.

Sin un lenguaje de software especial para aprender, incluso utilizando la enseñanza directa, los costos operativos son bajos; las operaciones pequeñas y medianas pueden implementar con éxito la automatización del robot.

  • Bajo costo / ROI rápido. Están cambiando la forma en que se implementa la automatización. La programación y configuración simplificadas, periféricos prediseñados como pinzas e incluso sistemas de visión, y protección reducida o nula, se suman a la automatización a aproximadamente la mitad del costo de los robots tradicionales.

Los sistemas cobot se instalan rutinariamente en el rango de 75 mil dólares, lo que significa un ROI increíblemente rápido, generalmente dentro de seis a nueve meses.

 

 

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