Características generales de los robots y su aplicación en industrias tradicionales, Apuntes de Robótica

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Características

generales de los

Robots

Actividad 7

Edgar José Muñoz García Materia: Robótica 02/10/

- Manipulación de piezas. Estas aplicaciones tienen gran importancia en la industria de transformación de materias plásticas, con un elevado número de robots destinados a la carga/descarga de máquinas, principalmente en máquinas de moldeo por inyección, donde se utilizan tanto robots articulados como robots cartesianos, existiendo soluciones especializadas para este tipo de aplicaciones. En los sectores de la madera, del mueble y manufactureras diversas se pueden usar robots para ensamblado, carga de máquinas, paletizado, etc. - Aplicación de material. Tradicionalmente ninguno de estos sectores ha sido muy dado a este tipo de aplicaciones, si bien existen algunos pocos casos de pintura o encolado. - Aplicaciones de mecanizado. Si bien se podría esperar que en el campo de la madera o del cuero hubiera un número importante de aplicaciones de corte con el uso de robots, esto no es así. De las posibles aplicaciones de mecanizado, el desbarbado en el sector de la madera es quizá la que mayor número de instalaciones pueda tener. - Aplicaciones de control de calidad. Al no ser sectores con fuertes requisitos de precisión, las posibles aplicaciones de medición, inspección y verificación no son normalmente contempladas en estas industrias. - Aplicaciones de soldadura. Las aplicaciones de soldadura de estos sectores se centran, casi exclusivamente, el sector metal-mecánico. La crisis en que la se encuentran estos sectores representa, sin embargo, una oportunidad de modernización para las empresas, si bien el camino no es fácil. Sectores como el calzado o el mueble no pueden competir con los bajos costes de mano de obra en la producción en los países asiáticos, por lo que deben buscar un mercado diferente, de diseño propio y mayor calidad, a la vez que reducir costes de producción y aumentar la flexibilidad y el nivel de automatización de las líneas de producción. El reconocimiento de defectos en pieles y su corte automatizado para la industria del cuero y el calzado pueden ser ejemplos significativos de como aplicaciones avanzadas de la robótica representan innovaciones o avances tecnológicos en uno de los sectores más castigados por la crisis.

trifásicos asíncronos de inducción son los únicos que, debido al peso de la jaula de ardilla, no se emplean en robótica. Ordenándolos por el par que pueden ejercer, los que menos par poseen son los “paso a paso” impidiendo su uso en robots industriales, quedando limitada su aplicación en Sistemas de automatización y robótica PARA LAS PY MES ESPAÑOLAS pequeños robots educativos; mientras que los asíncronos, brushless y de corriente continua poseen pares elevados. Frenos Los frenos son los elementos que tienen como misión bloquear la posición de los ejes del robot cuando no están alimentados o están inmoviles. Mientras los accionamientos tienen tensión, los frenos no realizan función alguna, simplemente liberan la articulación para que sea el regulador el que mueva y detenga electrónicamente el motor. Los frenos electro-mecánicos van asociados a los accionamientos eléctricos y están compuestos por un ferodo, un electroimán y una serie de muelles. Cuando el sistema está desconectado los muelles mantienen el ferodo en posición adelantada para mantener frenado el eje. Al recibir tensión, el electroimán atrae el ferodo, venciendo la fuerza de los muelles, liberando así el movimiento del eje. Transmisiones Son las encargadas de transmitir a los ejes los movimientos y la fuerza generada en los accionamientos. Otra de sus funciones es la de convertir el movimiento rotativo de un motor eléctrico en un movimiento lineal del eje o bien trasformar el movimiento lineal de un cilindro en el giro de un eje de un robot hidráulico. Las transmisiones también son las encargadas de reducir la velocidad de los motores con el objetivo de obtener el mayor par-motor posible con el menor tamaño. En cualquier caso, un sistema de transmisión debe cumplir los siguientes requisitos:

- Compactos, poco tamaño y poco peso. - Transmisión sin holguras, de forma que el posicionamiento de la herramienta siempre sea preciso. Esta precisión se consigue evitando las holguras en cualquiera de sus elementos.

- Elevada relación de transmisión. - Larga vida de funcionamiento continuo y mantenimiento mínimo. Dentro de las trasmisiones existen dos tipos de reductores ampliamente utilizados en el campo de la robótica industrial. El reductor armónico se caracteriza por su poco peso, alta precisión, elevado grado de reducción de revoluciones, de hasta 320:1, en un espacio muy pequeño y compacto y su larga duración. El otro reductor es cicloidal, dotado de una leva excéntrica y un disco dotado de lóbulos en vez de dientes que garantiza una operación uniforme y silenciosa. Estos sistemas son los encargados de indicar al control la posición real de cada uno de los ejes, siendo uno de los elementos más importantes del sistema de accionamientos. Teniendo en cuenta que todos los elementos explicados hasta el momento se mueven solidariamente (motor, transmisiones, reductor y eje), el sistema de medida podrá colocarse en cualquiera de ellos y deberá moverse también solidariamente con todos los demás. Desde el punto de vista de su colocación, lo ideal es que vengan integrados en el motor o que estén incorporados en el propio eje, teniendo el inconveniente que hay que llevar los cables hasta el eje junto con los de la alimentación del motor. Al final, el lugar donde se coloque, depende del tipo de sistema de medida empleado y de la información suministrada. Una primera clasificación de los sistemas de medida se realiza en función del tipo de información que suministran: - Analógicos. Suministran una tensión. Son los más propensos a verse afectados por ruidos eléctricos y tarde o temprano, deben convertirse a digital para ser memorizados y procesados. - Digitales. La información que suministran ya es directamente un número con lo que se puede memorizar y procesar inmediatamente. Lógicamente, cuanta más cantidad de información procesen durante el recorrido del eje, mejor será la precisión del sistema. Sistemas de seguridad

que se indica la disminución de la posible carga a transportar para no disminuir prestaciones a medida que el centro de gravedad de la misma se aleja del centro de la muñeca. El dato que normalmente se proporciona en la hoja de características del robot, corresponde a la carga nominal que éste puede transportar, sin que por ello disminuyan sus prestaciones dinámicas, y siempre considerando la configuración del robot más desfavorable. Sin embargo, es posible aumentar esta carga hasta un cierto límite, siempre y cuando se pueda admitir una disminución en la velocidad de los movimientos del robot e incluso en su precisión. Los valores más frecuentes de capacidades de carga varían entre 5- 50kg, aunque se pueden encontrar robots que transporten más de media tonelada. Algunos fabricantes distinguen entre la carga nominal y la carga máxima. Esto permite que se sobrepase la nominal, siempre y cuando no se alcance la máxima y sin afectar a la mecánica del robot. También existen robots a los que, además de la carga nominal, se les puede colocar una carga adicional encima del antebrazo. Esto les permite cargar con, por ejemplo, el aplicador de masilla, el carrete de electrodo para soldadura al arco, el transformador de soldadura, etc. Cuanto mayor sea la capacidad de carga del robot, su precisión de posicionamiento y repetibilidad van empeorando en la misma proporción. No obstante, la evolución actual hace que, para las mismas cargas que hace unos años, las repetibilidades sean bastante mejores.