Tres expectativas de la automatización robótica

La robótica ha avanzado al punto en que las expectativas de los talleres de máquinas CNC pueden superar las preguntas sobre las aplicaciones prácticas. De hecho, muchos talleres exitosos ya se han beneficiado de robots que atienden máquinas o han investigado varias ofertas de robots pensando en unirlos a sus procesos.  

Las ventas globales de robots corroboran esta idea. Según el Reporte Mundial de Robótica de 2018 de la International Federation of Robotics, un número récord de 381,000 robots fueron enviados alrededor del mundo en 2017, un incremento del 30 por ciento comparado con 2016. Para 2018, ese número se espera incrementar en un 10 por ciento hasta 421,000 robots.

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La maduración del mercado de los robots de manufactura llega en un tiempo oportuno tanto para talleres grandes como pequeños. La falta de mano de obra capacitada y la dificultad de atraer gente joven a este campo hace atractiva la atención automatizada de máquinas, especialmente para talleres que buscan incrementar la utilización de husillo y operar de manera desatendida durante la noche. Los robots también pueden ayudar a atraer nuevas contrataciones de personas que no se limitan a cargar y descargar máquinas durante todo el turno.

Los robots fueron particularmente notables en la Feria Internacional de Máquinas-Herramienta de Japón (JIMTOF) el pasado noviembre, la cual fue la edición 29 de la exhibición bienal organizada por la Asociación de Fabricantes de Máquinas-Herramienta de Japón y que tuvo lugar en el centro de convenciones Tokyo Big Sight. Al igual que en el International Manufacturing Technology Show (IMTS) el pasado mes de septiembre en Chicago, Illinois, la JIMTOF 2018 batió récords previos de visitantes (más de 153,000 este año) y número de expositores (1,085). El interés de la industria en exposiciones como estas ciertamente no está disminuyendo, ya que los fabricantes continúan visitándolas para aprender cómo las estrategias de talleres, como la automatización, pueden incrementar la eficiencia de sus negocios e impulsar el crecimiento.  

Expectativas, ejemplos de evolución

Aquí se presentan tres expectativas que creo que los talleres tienen sobre los robots. Estos puntos se ilustran con ejemplos que vi en la exposición de cómo la tecnología ha evolucionado con respecto a cada expectativa:

1. Los robots deberían ser capaces de operar de forma segura al lado de las personas.

Los fabricantes continúan necesitando robots convencionales con protecciones de seguridad para evitar que la gente ingrese al área de trabajo de los robots, especialmente cuando las aplicaciones piden alta velocidad o capacidad de carga útil. Sin embargo, en JIMTOF hubo muchos (si no más) robots colaborativos o “cobots” en exhibición.

Los cobots usan tecnología de detección para evitar lastimar a las personas en una misma área de trabajo. En algunos casos, los sensores se integran en el robot mismo para detener su movimiento cuando inesperadamente hace contacto con un objeto o una persona. Otra aplicación usa sensores para disminuir o parar el movimiento del robot, según sea la proximidad de una persona al área de trabajo.

Cuando los cobots eran nuevos en la escena de la automatización, los estándares ISO 10218 existentes sobre requerimientos de seguridad de robots industriales (publicada en 2011) no atendían adecuadamente su integración segura en unas instalaciones de manufactura. Esto motivó a la comunidad de automatización a desarrollar la especificación técnica ISO/TS 15066. Un aspecto importante de esto es que da guía a los integradores de robots y al personal de manufactura sobre cómo adelantar evaluaciones de riesgo preliminares más sofisticadas, tanto del cobot como del ambiente que compartirá con los humanos.

Otra señal de que el interés en el cobot está incrementando es el desarrollo de efectores finales diseñados específicamente para ellos. Un ejemplo en la exhibición fue la pinza Co-act de Schunk, la cual ofrece una cubierta suave y carece de esquinas agudas y puntos punzantes. La fuerza de agarre también es menor a 140 Newtons (según ISO/TS 15066) para evitar lesiones. 

2. Los robots deberían ser capaces de ser redesplegados a múltiples máquinas en una instalación.

Los talleres de trabajos o subcontratación que mecanizan una alta mezcla de partes en bajos volúmenes pueden beneficiarse de la carga robótica, así como pueden hacerlo las operaciones de alta producción. Las unidades de carga móviles y auto-contenidas con robots o sistemas de recolección de partes pueden facilitar esto. Una vez el trabajo se completa en una máquina, la unidad puede moverse fácilmente a otra con un gato de palets o un elevador. Unos niveladores alinean estas unidades con la máquina. Algunas unidades trabajan con varios controles de máquinas-herramienta y no requieren que el fabricante de máquinas-herramienta suministre una interfaz de robot especial. En cambio, un controlador lógico programable (PLC) es todo lo que se necesita para conectar la máquina y el cargador.

En JIMTOF, unos pocos fabricantes de máquinas-herramienta llevaron esto un paso más allá al integrar cobots con vehículos guiados automatizados (AGVs) que pueden moverse autónomamente de máquina a máquina. Los AGVs usan tecnología de detección para guiarlos con seguridad a través de una instalación sin golpear equipos o personas mientras se redespliegan a otro equipo.

3. Los robots deberían ser fáciles de integrar.

El ejemplo arriba describe cuán fácil puede ser integrar un robot con una máquina-herramienta. Sin embargo, estos casos se demostraron más claramente en los stands de fabricantes de máquinas-herramienta sin ningún robot en exhibición. El mensaje no es que los robots no sean importantes o valiosos, sino que la integración es tan fácil que los fabricantes de máquinas-herramienta no consideran que los robots sean una parte necesaria de un stand de una feria.

Dicho esto, algunas máquinas-herramienta tienen automatización robótica incorporada, de modo que un integrador no es necesario. Por ejemplo, Murata mostró unos tornos con plato de doble husillo y cargadores gantry integrados. De hecho, la compañía ahora ofrece cargadores gantry de fibra de carbono que se moverán hasta 50 por ciento más rápido que los cargadores estándar.

Además, Okuma introdujo el torno CNC LB3000 EX con Armroid, un cargador de robot articulado que se monta en el área de trabajo de la máquina para carga/descarga de partes. El sistema operativo del robot no requiere aprendizaje durante nuevos alistamientos de trabajo, y puede realizar movimientos sin colisiones mientras se realiza el mecanizado de una parte. El robot puede almacenar tres efectores finales diferentes y cambiarlos según sea necesario de acuerdo con la aplicación. Como en el ejemplo anterior, integrar el robot en la máquina conserva espacio en el piso.

Automatización de la transferencia de datos

JIMTOF ofreció automatización más allá de los robots. El ejemplo más significativo fue la transferencia automática de datos entre casi 300 piezas de equipo en el piso de exhibición. Máquinas-herramienta, robots, dispositivos de inspección y otros equipos de 72 expositores estaban conectados a través del sistema de IIoT Field de FANUC para formar una “fábrica conectada” de diferentes clases en las instalaciones de la feria. Los monitores en esta área mostraban la condición de las máquinas a lo largo de los ocho pabellones de la feria.