Los entresijos de los brazos robóticos industriales - Blog

Los pros y contras de los brazos robóticos industriales

Como equipo operativo automatizado implementado en entornos industriales, el brazo robótico industrial está equipado con tres o más ejes de movimiento programables.

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Permite el desplazamiento espacial de herramientas o piezas de trabajo para realizar procedimientos de fabricación como soldadura, pintura por pulverización, paletizado, carga/descarga de máquinas herramienta y montaje.

Brazos robóticos industriales Presentan velocidades de operación rápidas y una fuerte fuerza de impacto, diseñadas para alta velocidad, carga útil pesada y producción en masa continua. Deben estar rodeados por vallas de seguridad para separar a los humanos de las máquinas, lo que hace imposible la colaboración estrecha entre humanos-robots.

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Los robots colaborativos están equipados con-sensores de fuerza integrados con detección de colisiones altamente sensibles, que se detendrán inmediatamente al contactar a los trabajadores. A pesar de que la velocidad y la capacidad de carga útil están comprometidas, generalmente no requieren vallas de seguridad y pueden trabajar junto a los operadores en la misma estación de trabajo.

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Ventajas de los brazos robóticos industriales: alta velocidad de funcionamiento, carga útil pesada y largo alcance, adecuados para producción en masa continua de alta-intensidad.

Ventajas de los robots colaborativos: estructura liviana y flexible, pero limitada en velocidad y carga útil máxima, solo aplicable al procesamiento de piezas de trabajo livianas y pequeñas.

Brazos robóticos industriales: procesos de alto-ciclo y cargas pesadas-que incluyen soldadura, paletizado de materiales pesados, estampado y mantenimiento de máquinas.

Robots colaborativos: ensamblaje, inspección, pulido, manipulación ligera y fabricación flexible de piezas- pequeñas con lotes pequeños y diversos tipos de productos.

Los brazos robóticos industriales cuentan con una estructura de enlace en serie. Se monta firmemente una base rígida en el suelo, con múltiples enlaces mecánicos y juntas giratorias conectadas de extremo-a-extremo, extendiéndose hasta la muñeca y la brida final de la herramienta. La gran mayoría de brazos robóticos del mercado adoptan este diseño de serie; Existe una pequeña cantidad de robots paralelos, pero tienen escenarios aplicables limitados, que se detallarán más adelante. Cada articulación corresponde a un eje de movimiento controlable de forma independiente y los modelos estándar están equipados con seis ejes etiquetados de J1 a J6.

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Los seis ejes se dividen en dos grupos: los primeros tres ejes J1 (base), J2 (hombro) y J3 (codo) son ejes de posicionamiento. J1 gira todo el brazo hacia la izquierda y hacia la derecha, J2 balancea el antebrazo hacia adelante y hacia atrás, y J3 levanta y baja el antebrazo. Trabajando en conjunto, pueden mover la muñeca a cualquier posición dentro del ámbito de trabajo.

Los otros tres ejes J4, J5 y J6 están integrados en el interior de la muñeca como ejes de orientación. Pueden rodar, inclinar y girar la herramienta final para alinearla con las piezas de trabajo desde cualquier ángulo.

En pocas palabras: tres ejes determinan la posición de la herramienta, mientras que los otros tres ajustan su postura. Seis ejes representan la configuración mínima necesaria para posicionar y orientar una herramienta libremente en cualquier punto y ángulo del espacio, razón por la cual los brazos robóticos de seis-ejes son la solución principal para la automatización de fábricas.

Después de limitar las categorías de modelos, como brazos robóticos de seis-ejes, robots colaborativos y robots paletizadores, las hojas de especificaciones sirven como referencia central para evaluar la practicidad de cada modelo. Los parámetros nominales proporcionados por los fabricantes son en su mayoría valores óptimos obtenidos en condiciones operativas ideales, que a menudo ocultan limitaciones operativas críticas y pueden conducir fácilmente a una selección incorrecta del modelo.

Cinco parámetros centrales determinan directamente el rendimiento operativo de los brazos robóticos: carga útil nominal, radio de trabajo, precisión de posicionamiento repetido, tiempo de ciclo y grados de libertad (número de ejes). En particular, la carga útil y el radio de trabajo son mutuamente restrictivos; Se requiere una evaluación global integral en lugar de evaluar un solo parámetro de forma aislada.

cuando se opera a velocidad nominal con alcance estándar, sin degradación del rendimiento ni pérdida de vida útil. Errores clave que se deben evitar durante la selección del modelo

No solo calcularSe refiere al peso de carga máximo que un brazo robótico puede soportar de manera estable, además del peso de la propia pieza de trabajo; se debe sumar el peso total de las herramientas de extremo-de-brazo (EOAT), incluidos accesorios como pinzas, ventosas de vacío, dispositivos-de cambio rápido, sensores y cables.

Dos criterios básicos

La carga útil nominal se define en función del centro de gravedad de la carga estándar y la distancia de compensación de montaje. Las herramientas más pesadas o el centro de gravedad desplazado reducirán la capacidad de carga real. Verifique siempre la curva de alcance de la carga útil-en lugar de confiar únicamente en el valor de carga útil nominal anunciado.

Se debe reservar un margen de seguridad del 20% al 30% durante la selección del modelo para contrarrestar la inercia durante la aceleración y desaceleración y dar cabida a futuras actualizaciones de herramientas. Una carga útil que apenas cumple con los requisitos de trabajo indica una especificación de tamaño insuficiente.

Significa la distancia máxima en línea recta-desde el centro de la base del brazo robótico hasta la brida de la herramienta, que determina la envolvente de trabajo efectiva. Su área de trabajo no es una esfera regular; Existen zonas ciegas por encima y por debajo de la base, y la movilidad articular es extremadamente pobre en áreas cercanas a la base.

Directrices para la selección de modelos

No seleccione un modelo basándose únicamente en el alcance máximo. Verifique el entorno de trabajo con respecto a las posiciones de recogida-y-colocación, diseño de herramientas y puntos de entrada/salida de material. Las herramientas finales pueden ampliar el radio de trabajo, pero los ángulos de rotación de las juntas reducirán el rango operativo efectivo. Un mayor alcance corresponde a una menor capacidad de carga útil y una mayor huella de piso de la unidad, ya que estos parámetros se restringen entre sí.

Consistencia de un brazo robótico que regresa repetidamente a puntos objetivo enseñados manualmente, típicamente ±0,0X mm. Es un parámetro promocional clave destacado por los fabricantes y adecuado para la mayoría de escenarios operativos con trayectorias de movimiento fijas.

Precisión de un brazo robótico que alcanza coordenadas no aprendidas generadas a partir de dibujos CAD, software de programación fuera de línea o sistemas de visión. Este valor de precisión es muy inferior a la precisión del posicionamiento repetido y rara vez figura en las especificaciones del producto. Sirve como un parámetro central crítico para aplicaciones de programación fuera de línea, integración de visión y intercambiabilidad de robots.

Las dos métricas no son intercambiables. Una alta precisión de posicionamiento repetido no garantiza una alta precisión de posicionamiento absoluta.

Este parámetro refleja la capacidad de producción teórica del equipo y representa el índice más idealizado en las especificaciones del producto. El tiempo de ciclo nominal y la velocidad máxima publicados por los fabricantes se calculan en condiciones operativas estándar que incluyen distancias de recorrido cortas, cargas útiles livianas y parámetros optimizados, que no pueden igualar los entornos de producción del mundo real-.

El tiempo de ciclo real se ve afectado por el peso de la carga útil, la distancia recorrida, los puntos intermedios y el tiempo de permanencia del proceso (para dispensación, soldadura, amortiguación de alineación de precisión). La producción real es generalmente inferior al valor nominal. Los datos de prueba medidos o los resultados de la simulación prevalecerán para los escenarios de producción principales.

Se refiere al número de articulaciones que se mueven independientemente en un brazo robótico, lo que determina la flexibilidad de la postura de trabajo del efector final:

1. Robots de 4-ejes (robots SCARA, la mayoría de los robots paletizadores): alta velocidad y rigidez, con efectores finales solo capaces de realizar operaciones verticales. Ideal para tareas planas de recogida-y colocación, paletizado y montaje sencillo.

2. Brazos robóticos de 6 ejes: posturas ajustables en todos los ángulos, lo que permite un acoplamiento inclinado con piezas de trabajo. Adecuado para soldadura, montaje complejo y carga/descarga de máquinas de piezas de trabajo de forma irregular.

3. Brazos robóticos redundantes de 7-ejes: capaces de evitar obstáculos del equipo mientras mantienen posturas de efector final-estables incluso en estaciones de trabajo compactas, adecuados para condiciones de trabajo complejas con espacio limitado.

Principio de selección: Configure los ejes según la demanda real. Los modelos multieje-de alta-especificaciones son innecesarios para aplicaciones planas simples para evitar gastos innecesarios.

Las hojas de especificaciones sólo tienen sentido cuando están alineadas con los procesos de producción reales. Una repetibilidad de ±0,05 mm, una métrica crítica para la soldadura, no tiene relevancia para las líneas de estampado de 400 toneladas, donde el tiempo de movimiento y la huella del piso tienen prioridad.

La soldadura por arco depende en gran medida de un seguimiento preciso de la trayectoria. Las costuras de soldadura suelen ser curvas, verticales o empotradas en el interior de los accesorios. El soplete de soldadura debe mantener una distancia de separación y un ángulo de desplazamiento constantes, ya que el baño de soldadura fundida es muy susceptible a pequeñas desviaciones. Las linternas y sus cables pesan sólo unos pocos kilogramos, por lo que la carga útil no es una prioridad absoluta. Los requisitos clave incluyen una alta precisión de trayectoria continua, una muñeca delgada y ágil y un amplio alcance de trabajo. La solución recomendada es un robot articulado de 6-ejes con una carga útil de 6 a 20 kg, equipado con sistemas de seguimiento de costura o de detección de arco y un controlador que permite una interpolación suave del movimiento.

Se aplican dos estándares obligatorios a los robots de pintura: una construcción completa-a prueba de explosiones y un espesor de recubrimiento constante. Las cabinas de pintura contienen niebla de solvente inflamable, lo que hace que los brazos robóticos estándar presenten un grave riesgo de incendio. La pistola pulverizadora debe mantener una distancia, un ángulo y una velocidad de desplazamiento constantes; El movimiento inconsistente provoca defectos comunes como flacidez, zonas desnudas y textura de piel de naranja. Las muñecas huecas-de los brazos dirigen internamente las mangueras de pintura y aire para evitar interferencias de las tuberías con el patrón de rociado. Los robots de 6 ejes, livianos-y de largo alcance-a prueba de explosiones, son ideales, ya que cuentan con protección IP total contra el exceso de pulverización y están optimizados para trayectorias estables en lugar de manejo de cargas pesadas.

Para el paletizado no es necesaria una alta precisión. La selección del modelo depende de tres factores: carga útil, radio de trabajo y velocidad del ciclo. Las cajas de cartón estándar pesan entre 15 y 50 kg y los robots deben cubrir toda el área de apilamiento de los palés. Un palé apilado a 2 metros de altura requiere aproximadamente 3 metros de alcance, con una producción medida en cajas por minuto. 4-los robots paletizadores de eje ofrecen un rendimiento óptimo. Sus muñecas verticales dedicadas eliminan los ejes redundantes, canalizando toda la potencia del motor hacia la capacidad de carga y un amplio alcance para una rentabilidad superior.

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