El cobot conoce a la prensa dobladora

Figura 1. A menudo, pero no siempre, se requiere un cercado protector en aplicaciones de prensas dobladoras apoyadas en cobots, como se muestra aquí. Etalex, con sede en Montreal, Canadá, reemplazó ocho horas de trabajo manual con una hora de inspección manual por día al implementar un cobot UR10 en tareas de descarga de dobladoras.

La operación de la prensa dobladora manual a menudo implica un trabajo repetitivo y poco ergonómico que requiere una concentración intensa y conlleva un riesgo real de lesiones, que empeora aún más sin una protección moderna, adecuadamente diseñada e integrada. Al mismo tiempo, la escasez crónica de mano de obra y los problemas con la retención de mano de obra, especialmente para los puestos de dobladora de nivel de entrada, siguen siendo un desafío permanente. Impulsados por todos estos factores, muchos de los fabricantes de metal continúan adoptando con entusiasmo la automatización de la prensa dobladora. Y especialmente en años recientes, su entusiasmo se ha inclinado hacia la robótica de colaboración (ver figura 1).

Las Tendencias Globales de Capital Humano Deloitte 2018 encontraron que más de la mitad de los fabricantes de Estados Unidos están rediseñando la arquitectura de su fuerza de trabajo en torno a los robots y esa máquina herramienta es una de las tareas más populares para la automatización.

Mientras tanto, los cobots son ahora el segmento de más rápido crecimiento del sector de los robots industriales, según la Federación Internacional de Robótica.

Los cobots de primera línea brindan una repetibilidad de pose tan ajustada como ± 0.03 mm. Pueden trabajar con equipos heredados e incluso pueden montarse en un carro con ruedas, un pedestal o una plataforma de robot móvil. Esto significa que puede desplegar su cobot en una prensa dobladora por la mañana y, a medida que cambian las órdenes de producción, moverlo a una máquina diferente por la tarde.Una inversión en automatización colaborativa puede complementar y mejorar sus inversiones existentes en prensas dobladoras. Además, los programas de arrendamiento de cobots y robots reducen aún más los riesgos financieros.

Sin embargo, como cualquier otra cosa, una inversión de cobot no debe hacerse por capricho. Con ese fin, echemos un vistazo a algunos factores básicos a considerar si está pensando en automatizar las tareas de su prensa dobladora con un cobot.

Encuentre el punto de máxima eficiencia

Para la mayoría de las aplicaciones de prensas dobladoras, y dependiendo de las especificaciones de su cobot, su objetivo será establecer su cobot en alrededor del 80% de la carga útil máxima y el alcance, aunque este número puede variar hasta en un 10%, dependiendo de la aplicación y el peso de los materiales que se manipulen.

Sin embargo, en términos generales, esa cifra del 80% debería ayudarlo a maximizar la compensación entre la velocidad de operación y la vida útil de su cobot. También recuerde que su cobot está disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana, al igual que su prensa dobladora, lo que abre la posibilidad de producción en todo momento.

Enlace

En principio, integrar su cobot con una prensa dobladora no es diferente a integrarlo con cualquier otra máquina. Usted desea saber el estado de la máquina, si está abierta o cerrada, y si es seguro ingresar.

Dependiendo de su configuración y de la marca de cobot con la que esté trabajando, el enlace entre el robot y una prensa dobladora suele ser un proceso sencillo a través del cobot y la E / S de la máquina. La conexión física generalmente requiere un cable simple o una caja de control de interfaz adicional, dependiendo de la configuración de la interfaz de robot a máquina del sistema de control de la prensa dobladora.

Sin embargo, se aplican estrictas normas de seguridad a los despliegues de prensas dobladoras, así que no subestime el desafío. Es importante incluir un sistema de control diseñado profesionalmente que incorpore un protocolo industrial que haga que sea seguro operar los dos sistemas como uno solo. En particular, las paradas de emergencia en el cobot o en la prensa dobladora deben poder apagar todo el sistema de manera segura. Esto incluye apagar el cobot y la prensa dobladora simultáneamente.

Figura 2. Dos cobots montados en el séptimo eje alimentan a un par de prensas dobladoras. Los humanos ingresan regularmente al espacio de trabajo a través de montacargas para entregar piezas a los cobots. Cuando esto sucede, el cobot se detiene. Tenga en cuenta que se requiere una cerca (soportes amarillos) para el cumplimiento de la seguridad. Image: Fusion OEM

Aquí es donde puede ayudar un integrador de robots profesional. Un integrador que comprende los estándares de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA) para la seguridad de los cobots para cumplir con los estándares industriales de OSHA (ANSI/RIA TR15.806-2018 and ANSI/RIA R15.06-2012, específicamente) podrá determinar si su sistema cumple con las normas de seguridad aplicables y guiarlo a través de los pasos que deberá tomar para garantizar el cumplimiento.

Estrategias de sujeción y posicionamiento de piezas

Usted debe determinar puntos claros de toma y agarre en una pieza que permitirán al robot presentar la pieza a la prensa dobladora sin interferir con el herramental. En consecuencia, muchas implementaciones requerirán una estación de reposicionamiento -un accesorio que el robot usa para cambiar el ángulo en el que agarra la pieza.

En un despliegue típico, el cobot tomará la pieza, como una pieza de tipo canal de metal en blanco, y la presentará a la prensa dobladora. La prensa actúa formando el doblado requerido. Luego, el cobot recoge la pieza, la coloca en la estación de reposicionamiento, reorienta su pinza y vuelve a recoger la pieza para la siguiente parte del proceso.

La elección de un cobot con un ecosistema profundo de periféricos de hardware y software de soporte ampliará sus opciones de agarre. Por ejemplo, algunas agarraderas para aplicaciones de prensas dobladoras apoyadas por cobots pueden girar 360 grados, lo que elimina la necesidad de reposicionar estaciones.

Consideraciones de seguridad

Para muchas empresas, uno de los principales atractivos de los robots colaborativos es que, tras una evaluación de riesgos, es posible desplegar su cobot sin cercas ni guardias. Combinado con su pequeño tamaño, esto hace que los despliegues sean muy flexibles.

Sin embargo, este no suele ser el caso en las aplicaciones de prensas dobladoras debido a los estrictos requisitos de OSHA, la naturaleza de los materiales que se manipulan y las mejores prácticas en las instalaciones de conformado de metales. Después de una evaluación de riesgos, es probable que descubra que su implementación requiere características de seguridad adicionales, como cortinas de luz e incluso cercas.

Los expertos en Cobot aconsejan a las empresas que implementan cobots que empiecen con algo pequeño y aprovechen ese conocimiento con el tiempo antes de abordar proyectos más complicados. Elegir una aplicación simple con un riesgo extremadamente bajo, y trabajar desde allí. Si bien esto es cierto para las aplicaciones de prensas dobladoras, dadas las consideraciones de seguridad involucradas y las medidas de seguridad adicionales que probablemente se requieran, las aplicaciones de las dobladoras son un poco más complejas que las implementaciones típicas de cobot desde el principio.

Las funciones de seguridad integradas de su cobot le permitirán programarlo para que deje de moverse cuando un humano entre en contacto directo con él. O, como es más común en escenarios de prensas dobladoras, se usa un dispositivo como una cortina de luz para indicarle al cobot que se detenga o disminuya la velocidad tan pronto como un humano ingrese al espacio de trabajo. Esto ocurre en configuraciones donde, por ejemplo, los operadores ingresan al área para entregar y apilar piezas de metal para que su cobot las recoja. Cuando el operador haya abandonado el espacio de trabajo, el cobot reanudará las operaciones, garantizando un ambiente de trabajo seguro.

Considere dejar espacio en la celda de trabajo entre el cobot y la dobladora para que un operador humano pueda ingresar a la celda y tomar el control manual, si es necesario. En tales escenarios, también utilizará las funciones de seguridad integradas de su cobot.

Tenga en cuenta que las características de seguridad varían según el cobot, así que asegúrese de hacer su debida diligencia, incluido comunicarse directamente con el fabricante o integrador. Es obligatoria una evaluación de riesgos. Es probable que se tomen medidas de seguridad adicionales, así que tenga esto en cuenta en la planeación de su implementación.

Figura 3. Esta vista panorámica del despliegue en la Figura 2 muestra cómo el uso de un séptimo eje puede aumentar en gran medida el alcance potencial de un cobot al permitirle moverse frente a las prensas dobladoras. Imagen: Fusion OEM

Capacidad de carga útil y geometría de la pieza

En lo que respecta a la capacidad de carga útil, la automatización de la prensa dobladora no es diferente a cualquier otra aplicación de manejo de materiales, y los fundamentos de la carga útil se basan en el peso combinado de la pieza y su agarradera.

La capacidad de carga útil generalmente se define como un peso dado, pero existen restricciones sobre dónde se puede ubicar ese peso. Algunas aplicaciones de prensas dobladoras, como las que involucran grandes placas metálicas, requerirán que considere la geometría de la pieza. El desafío de las piezas de chapa de gran tamaño es que su peso se distribuye por todo el envolvente de la pieza. Esto crea un brazo de momento (es decir, la longitud entre el eje de la articulación y la línea de fuerza que actúa sobre la articulación), que, a su vez, afectará la carga útil real del cobot. Por lo tanto, las piezas más grandes deben manipularse con cuidado, teniendo en cuenta los efectos del brazo de momento en la capacidad de carga útil. El software asociado con algunas marcas de cobot puede hacerse cargo de todos estos cálculos. Las interfaces colgantes fáciles de usar también son una gran ventaja.

Tenga en cuenta que hay varias formas de representar la carga útil en una hoja de especificaciones. Algunos números de carga útil asumen que la carga útil se mantendrá en su lugar a cierta distancia de la placa de montaje. Esto representa el espacio que ocupan el anillo adaptador y la agarradera y coincide con la forma en que se implementan los cobots en aplicaciones en el mundo real.

Otras especificaciones asumen que la carga útil estará justo encima de la placa de montaje sin tener en cuenta la distancia que ocupará la agarradera. Es como si hubiera atornillado un peso de 10 a 20 libras directamente al final del robot, lo que simplemente no sucede en el mundo real. Esto puede alterar sus cálculos.

Producción por lotes versus producción basada en kits

Considere un escenario en el que tiene un ensamblaje compuesto por cuatro piezas. El ensamblaje por lotes implica fabricar un número determinado de cada pieza por turno y luego enviarlas para ensamblar. La producción de kits implica hacer una de cada pieza, enviar ese kit para ensamblar y luego comenzar el proceso de nuevo.

Generalmente, la flexibilidad requerida para realizar la fabricación de kits es significativamente mayor que en la producción por lotes. En algunos casos, la fabricación del kit es completamente manejable, especialmente si las piezas no son demasiado complejas y puedes usar la misma agarradera. Pero si no puede utilizar la misma agarradera, es posible que necesite un cambiador de herramientas.

En tales casos, su cobot puede tener un conjunto de agarraderas para manipular diferentes piezas. La desventaja es que el cambio de herramienta aumenta el tiempo del ciclo. En general, el cambio de herramientas para la fabricación por lotes es manejable, mientras que el cambio de herramientas para la fabricación de kits ralentizará el proceso

Flujo de partes y movilidad del cobot

Dos de los principales atractivos de los robots colaborativos son su movilidad y la facilidad con la que se pueden implementar y reasignar en diversas tareas. En este sentido, piense en los cobots como plataformas de automatización versátiles que pueden manejar una amplia variedad de aplicaciones, desde inspección y ensamblaje hasta acabado y manejo de materiales.

La automatización tradicional de la prensa dobladora generalmente implica un robot duro montado en el piso que se coloca frente a una máquina. Para mantener la productividad y la utilización, debe seguir ejecutando las piezas adecuadas en esa combinación de robot / máquina. Los cobots son más móviles.

Considere un cobot montado en una plataforma móvil simple. Puede llevar su cobot hasta la prensa dobladora y programarlo para que maneje un número determinado de piezas. Si el siguiente lote se ejecuta en otra máquina, simplemente dé la vuelta al robot y ejecute el programa para esa máquina. Para lo último en movilidad, considere implementar cobots que sean compatibles con plataformas de robots móviles.

Programación de un trabajo en una prensa dobladora con un robot colaborativo

Algunas marcas de cobot ofrecen kits de aplicación que reúnen todo el hardware y software necesarios para realizar aplicaciones específicas. Para simplificar aún más el proceso de programación e implementación, busque cobots con capacidades de programación guiadas a mano, ya que esta es una forma muy intuitiva de programar. También busque sistemas cobot que proporcionen interfaces colgantes fáciles de usar.

Uso de varios robots colaborativos a la vez

Es posible utilizar dos o más robots colaborativos a la vez, como cuando se alimenta a dos dobladoras en el mismo espacio de trabajo. Aquí, usted está buscando cobots que puedan utilizarse con 7 ejes, ya que esto puede aumentar de manera considerable área de trabajo del robot (ver figuras 2 y 3 ). Otra configuración popular para múltiples cobots presenta un robot que carga la prensa dobladora y el otro paletiza las piezas terminadas.

Un futuro colaborativo

EL despacho de analistas Emergen Research pronostica que las ventas de cobot subirán a $ 9 300 millones para 2027, desde $ 700 millones en 2019. La RIA predice que los ingresos por venta de cobot representarán el 34% del mercado general de robots industriales para 2025. Espere a ver que estas tendencias continúen, impulsadas por la escasez de mano de obra, las preocupaciones de seguridad y el atractivo caso comercial de los cobots. Además, tenga cuidado con una expansión significativa del número y tipo de periféricos y software diseñados para cobots, una tendencia que creará nuevas y emocionantes posibilidades para la automatización de prensas dobladoras basadas en cobots.