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Rectificado automático con bandas abrasivas

Factores de éxito para tu célula robotizada.

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Los robots convierten las operaciones de rectificado y acabado en una labor sencilla. Pero se necesita mucho trabajo y un análisis minucioso de todas las circunstancias para conseguir que una célula robotizada funcione al máximo rendimiento. Es todo un reto conseguir un proceso automatizado perfecto desde el principio, pero si tú y tu integrador de sistemas os concentráis en los siguientes factores a la hora de desarrollar el diseño, tendréis más posibilidades de éxito. Los expertos en robotización de 3M han desarrollado esta lista de factores de éxito que deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño de las células robotizadas.

  • Carga útil del robot

    La carga útil de un robot es el peso máximo que transportará más la cantidad de fuerza que aplicará en la operación. El peso transportado comprende todo lo que se conecta al brazo del robot: regulación de fuerza y sistemas de visualización, elemento abrasivo o de agarre, pieza que se está manipulando, etc. Es importante crear un robot con unas capacidades mayores que la carga útil esperada, pues hacer funcionar un robot a su carga útil máxima puede limitar la aceleración y la agilidad. Debes entender que el espacio ocupado por la célula robotizada aumentará al añadir la carga útil y el tamaño del robot, por lo que ten en cuenta las limitaciones de espacio en el suelo al diseñar tu sistema.

  • Además del robot, una célula robotizada contiene una gran cantidad de equipos auxiliares que hacen que el proceso funcione. Esto incluye, entre otros, soportes para las bandas abrasivas, rectificadoras de pedestal, equipos de agarre, equipos de medición e inspección y bastidores para piezas. Todos ellos influirán en el espacio ocupado y en los costos iniciales de tu célula robotizada.

  • Al igual que la carga útil del robot, es esencial que los motores de tu equipo auxiliar tengan la potencia suficiente para realizar la aplicación necesaria. Por ejemplo, necesitarás un motor con al menos 40 CV para el rectificado de rebabas. Intentar rectificar con solo 10 CV reducirá de forma significativa la eficiencia, lo que dará lugar a un aumento de los costos y a una reducción del rendimiento. También es importante tener en cuenta el ciclo de servicio de tus motores, es decir, el tiempo máximo durante el que estos están diseñados para funcionar de forma ininterrumpida.

    Pasar por alto estos factores clave puede obligarte a sustituir los motores con mayor frecuencia, con el consiguiente aumento de los costos.

  • Cada abrasivo está diseñado para funcionar de manera óptima a velocidades específicas, dependiendo de la aplicación de que se trate. Hacer que los abrasivos funcionen a su velocidad óptima para cada aplicación es muy importante para lograr los mejores resultados en tus procesos con abrasivos. Por ejemplo, probablemente no quieras que un disco de fibra funcione con demasiada lentitud bajo carga; así pues, asegúrate de que tus equipos son capaces de hacer funcionar tus abrasivos a la velocidad óptima. Si haces funcionar el equipo a una velocidad demasiado baja, el rendimiento del abrasivo se verá afectado negativamente.

    Esta es un área en la que deberás tener en cuenta los cambios en el rendimiento del abrasivo a medida que se utilice. Por ejemplo, por lo general, el rendimiento de la banda abrasiva cambia con el tiempo a medida que el grano abrasivo se alisa, mientras que la velocidad de la superficie de los discos abrasivos disminuye a medida que se desgastan debido a la disminución de su diámetro. Esta disminución de la velocidad de la superficie afecta al rendimiento del abrasivo, por lo que un motor con un ajuste variable de la velocidad puede compensar estos cambios.

  • Como hemos indicado antes, como los abrasivos se desgastan con el tiempo, tu robot tendrá que tener en cuenta estos cambios en la eficacia de corte o en el diámetro del disco. A medida que disminuye la velocidad de corte, el robot puede programarse para que aumente la fuerza o las revoluciones por minuto a modo de compensación.

    Además, debes tener en cuenta el proceso de cambio que se produce desde el abrasivo desgastado hasta un producto fresco. En muchos casos, este proceso puede ser completamente automático o semiautomático, con alguna intervención por parte del operario. Si no es posible automatizar el cambio de abrasivo, la célula puede apagarse y un operario humano puede cambiar el abrasivo de forma manual.

  • A menos que estés diseñando un proceso robotizado con abrasivos de un solo paso, tú y tu integrador de sistemas tendréis que determinar la mejor manera de gestionar la secuenciación en tu célula robotizada. ¿El robot manipulará la pieza o el abrasivo?

    Si el robot está manipulando la pieza (lo que se conoce como “pieza en mano”), la aplicación de una secuencia de pasos con abrasivos puede implicar simplemente que el robot lleve la pieza a varias máquinas abrasivas, cada una de las cuales tendrá montado el abrasivo que corresponde. Si el robot está manipulando el abrasivo (lo que se conoce como “abrasivo en mano”), puedes elegir usar cambiadores de herramientas para permitir que el robot agarre el abrasivo adecuado para cada paso concreto.

    También puedes optar por usar un robot independiente para cada paso, pero debes tener en cuenta la transferencia de la pieza (si se trata de una pieza en mano), así como el espacio ocupado por la célula robotizada y los costos iniciales asociados a la compra de varios robots.

  • Al igual que sucede en una operación manual con abrasivos, tienes que saber cómo realizar la recogida de polvo en tu célula robotizada. Independientemente de si empleas un método de recogida de polvo húmedo o seco, es fundamental reducir a un mínimo el polvo presente en la célula para garantizar el máximo rendimiento de los motores y la limpieza de las piezas terminadas. Si no tienes en cuenta las tareas de recogida de polvo, este se acumulará más rápidamente y el tiempo de inactividad en la celda robotizada aumentará a medida que limpies la célula o realices labores de mantenimiento en los componentes.

  • A diferencia de un operario humano, un robot no puede detectar su entorno ni utilizar su criterio para ajustarlo según sea necesario. Es preciso programarlo para recorrer un camino específico y realizar movimientos repetitivos. Esta es la razón por la que las tecnologías de detección, como los sistemas de regulación de fuerza y visualización, son cruciales en numerosas operaciones.

    Sin la regulación de fuerza, lograr resultados uniformes en un proceso con abrasivos puede ser difícil. La mayoría de los abrasivos están diseñados para funcionar de manera óptima dentro de un rango de presión específico. La regulación de fuerza permite al robot aplicar una cantidad de fuerza más controlada de la que es capaz de usar solo el control de posición del brazo del robot. Existen varias tecnologías de regulación de fuerza para abarcar cuenta una amplia variedad de piezas y abrasivos. La regulación de fuerza pasiva es la opción más simple y de menor coste, pero no puede hacer frente con tanta facilidad a los cambios que se producen en la geometría de la pieza ni al efecto de la gravedad cuando el robot se mueve alrededor de una pieza compleja. La regulación de fuerza activa aprovecha la realimentación para controlar la fuerza, pues las variables más importantes, como la gravedad, afectan a la fuerza aplicada realmente. Con el sistema adecuado, también es posible programar cambios en la fuerza aplicada en función de la ubicación de la conexión de los abrasivos o la pieza.

    Los sistemas de visualización también permiten que un robot realice ajustes en el proceso para tener en cuenta factores externos. Estos sistemas detectan la orientación de las piezas entrantes y ajustan la pinza del extremo del brazo para recoger correctamente la pieza. También pueden medir el tamaño de una pieza terminada o el tamaño de una rebaba después del rectificado para garantizar que se genera el contacto adecuado.

    Una tecnología de detección menos frecuente que desempeña un papel importante en ciertas situaciones son los equipos de medición de la temperatura. Tales sistemas suelen utilizarse en sustratos termosensibles y miden la temperatura de la pieza para ayudar a evitar el sobrecalentamiento del sustrato.

  • Es posible que sea necesario depositar y recoger una pieza varias veces (volver a agarrar) cuando varias superficies de una pieza deben orientarse hacia el abrasivo. Para los procesos en los que una pieza se lleva a un abrasivo, en lugar de que el robot lleve el abrasivo a la pieza, volver a agarrar esta puede tener un efecto importante en el tiempo de ciclo. Cuantas más veces necesite tu robot para volver a agarrar cada pieza, más sufrirá tu tiempo de ciclo.

    También debes tener en cuenta la fuerza de agarre. La pinza situada en el extremo del brazo del robot debe ser lo suficientemente fuerte para soportar la fuerza de la aplicación. Por ejemplo, una pinza para aplicaciones ligeras no podrá sujetar correctamente una pieza en aplicaciones robotizadas de alta presión, como el rectificado de rebabas.

  • En ocasiones, los operarios deben interactuar con el robot (cambiar los abrasivos, eliminar virutas o realizar otras tareas ocasionales), por lo que es necesario tener en cuenta su seguridad. Durante el proceso de diseño de la célula robotizada, ten en cuenta la posibilidad de incorporar procedimientos de "bloqueo y etiquetado", así como equipos de protección de robots y otros métodos para garantizar la seguridad, como enclavamientos e interruptores de proximidad.

    Si deseas conocer los recursos existentes para garantizar la seguridad de la robotización, ponte en contacto con la Robotic Industries Association.


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