New small robot. Karl-Gunnar Johnsson

Transcripción

1 New small robot Un nuevo y pequeño robot broadens extiende el campo applications de aplicación spectrum de la automatización for industrial automation industrial Karl-Gunnar Johnsson Un robot industrial lo suficientemente pequeño como para poder instalarlo en lugares con poco espacio, pero con una potencia que le permita manipular grandes cargas y una agilidad con la que supere a la mayor parte de las soluciones alternativas. Durante la primavera de 2000, ABB comenzará a comercializar este robot. Desde que hace más de 25 años desarrolló el primer robot industrial, ABB ha sido uno de los principales actores en el campo de la automatización industrial por medio de robots. Los robots de ABB se utilizan en los sectores de automoción, fundición, bienes de consumo, metalurgia y plásticos. Un elemento común a todas estas aplicaciones en es que el trabajo es pesado, peligroso y/o repetitivo. Y en todos estos sectores se demanda más capacidad de producción y una calidad mejor y más uniforme de los productos. Sin embargo, a medida que la robótica industrial ha ido consiguiendo mayor aceptación se ha ido prestando más atención a tareas más ligeras como posible objeto de aplicación de los robots. El nuevo IRB 140 de ABB da un nuevo paso dentro de esta tendencia. Con una altura de solo 80 cm y ocupando 40 x 45 cm de superficie de suelo, tiene capacidad para manipular 5 kg, dispone de 6 ejes de trabajo y tiene un gran alcance. De hecho, su alcance máximo es de 120 cm en altura y de 81 cm en su derredor. Puede oscilar 360º y doblarse totalmente hacia atrás. Dichas características le convierten en uno de los robots más versátiles y con más capacidad de los existentes en el mercado 1. Con su velocidad de movimiento de 2,5 m/s, aceleración de 20 m/s 2 y repetibilidad de posicionamiento de 0,03 mm, el nuevo robot es también, hasta donde llega nuestro conocimiento, más rápido y más preciso que cualquier otro de las mismas dimensiones. Las características anteriores, conjuntamente con su flexibilidad de montaje (puede ser instalado sobre el suelo o en una pared, o incluso ser suspendido cabeza abajo), confieren al nuevo robot industrial IRB 140 unas ventajas que 1 El nuevo robot industrial IRB 140 de ABB ofrece una gran capacidad de carga y un gran alcance, rapidez de movimientos y precisión de posicionamiento, todo en una pequeña estructura. 42 Revista ABB 1/2000

2 abren nuevas e interesantísimas oportunidades a la automatización industrial mediante robots. Facilidad de instalación El IRB 140 es compacto y puede ser instalado sobre el suelo o en una pared, formando cualquier ángulo, o incluso ser suspendido cabeza abajo. Su gran alcance y sus seis ejes de trabajo lo hacen extremadamente ágil. Todo esto ofrece flexibilidad máxima de implantación e instalación. Facilidad de integración del sistema A través de su controlador, el robot puede comunicarse con los equipos de proceso circundantes por medio de señales analógicas y digitales discretas o mediante buses de campo para aplicaciones industriales. Sus dos puertos Ethernet le permiten también comunicarse con los ordenadores de las oficinas, por ejemplo para fines de supervisión y de tratamiento del software. Todo esto significa que el IRB 140 está preparado para representar su importante papel en los sistemas integrados de producción. Facilidad de puesta en funcionamiento Al igual que los miembros mayores de esta familia de robots, el IRB 140 puede ser programado de diferentes formas, como por ejemplo: Con un PC, utilizando la herramienta de desarrollo de software Program- Maker, basada en Windows. Este método es especialmente eficiente en el caso de grandes sistemas con numerosos robots. Con un panel de programación especial, robusto, tomando al robot de la mano y llevándolo por todos los movimientos mientras se registran todos los puntos. El método a utilizar depende de las preferencias personales. Ambos son rápidos y fáciles de usar en cualquier situación, tanto en las primeras sesiones de programación como en las fases posteriores de ajuste y eliminación de errores. También es posible combinar ventajosamente ambos métodos, por ejemplo haciendo la programación inicial en un PC y haciendo los ajustes y la eliminación de errores con un panel de programación. Como sucede con robots de ABB, el IRB 140 se programa con el lenguaje RAPID, que es una combinación bien equilibrada de sencillez, flexibilidad y capacidad de resolución de problemas. La estructura jerárquica y modular de los programas hace muy fácil crear y depurar cualquier tipo de programa de control de robots. La librería de instrucciones y funciones, ya rica de por si, puede ampliarse fácilmente con instrucciones, funciones y procedimientos definidos por el usuario. Con este lenguaje se pueden realizar múltiples tareas y resolver fácilmente las interrupciones y errores, pues a su velocidad añade una gran capacidad para el seguimiento de trayectorias muy precisa. La utilización del mismo lenguaje de programación en toda la gama de robots de ABB significa también que el usuario, una vez que ha aprendido a controlar un robot, es capaz de controlar también los demás. Cuatro aplicaciones típicas El IRB 140 ha sido diseñado pensando en las siguientes aplicaciones típicas: Soldadura al arco 2 FlexArc Compact es una célula de soldadura, autónoma y montada sobre patín, que incluye un robot IRB 140 y un sistema de gestión de la célula. Proporciona una flexibilidad inmediata eliminando los cuellos de botella y facilitando un cambio rápido de tarea. Pulverización de moldes de aluminio y desbarbado Montaje, manutención y embalaje de pequeños artículos Carga, descarga y asistencia de máquinas Soldadura al arco Por sus propias características, el IRB 140 es perfectamente apropiado para las aplicaciones de soldadura al arco pero, buscando una utilidad aún mayor para los clientes, ABB ha desarrollado en el nuevo robot una célula completa y autónoma de soldadura al arco 2. Denominada FlexAct Compact, la célula incorpora también una mesa de trabajo, elementos de soldadura y un sistema de gestión. Con una ocupación de suelo de 2,1 x 1,3 m, la célula, montada sobre patín, ha sido diseñada para instalarla rápida y fácilmente en pequeños espacios, en líneas de producción existentes. Se trata de una unidad de conexión rápida que puede transportarse de un lugar a otro con una carretilla elevadora normal. Dispone de conexiones simples para la energía eléctrica, gas y aire, de forma que la unidad puede estar instalada y en marcha en unos pocos minutos. La célula FlexArc Compact no provoca ningún coste extra de cimentaciones, soportes para tendido de cables, equipos de seguridad o pruebas. Revista ABB 1/

3 3 El IRB 140 con protección IP67 es apropiado para la pulverización de moldes en las máquinas de moldeo de aluminio de tamaño pequeño y medio. El robot se monta en la máquina y puede doblarse hacia atrás, permitiendo acceder a la máquina para proceder al mantenimiento. La célula FlexArc Compact proporciona una flexibilidad inmediata eliminando los cuellos de botella y facilitando un cambio rápido entre tareas. Por eso es tan atractiva para los fabricantes que necesitan cambiar continuamente la producción y los útiles utilizados en la misma. Pulverización de moldes Como sucede con muchos otros miembros de su familia, el nuevo robot IRB 140 se encuentra disponible con clase de protección IP67 para aplicaciones de fundición, y no solo en su articulación y en su brazo superior sino también en toda su estructura, hasta la misma base, inclusive todos los cables y conexiones. Esto significa que el robot resiste las salpicaduras de metal fundido, así como el lavado a alta presión y el rociado con detergentes. Una de las principales aplicaciones del IRB 140F es la pulverización de moldes, que ha llevado a diseñar el modelo RoboSpray 140. Se trata de un paquete robótico completo para la pulverización de moldes de inyección, que incluye un cabezal pulverizador con boquillas múltiples, un sistema de control de la lubricación y el programa SprayWare para el proceso de pulverización. Las pequeñas dimensiones del robot permiten instalarlo en posición óptima en la máquina de moldeo por inyección. Además dispone de la capacidad necesaria para soportar las cargas exigidas por el manejo de la compleja pistola pulverizadora y tiene la destreza necesaria para mover la pistola alrededor de moldes de formas muy complejas 3. Otro campo de aplicación del IRB 140F es el desbarbado de piezas moldeadas por inyección. ABB está trabajando Software de simulación de ABB: robótica pensada para el usuario El rápido crecimiento de la tecnología de robots ha generado una demanda de productos de software que aceleren la configuración y el mantenimiento. El uso de la mayor parte de los productos de simulación de robots disponibles hasta ahora ha estado limitado a unos pocos usuarios expertos, dado su alto precio y el conocimiento especializado que se necesita. Gracias a los nuevos productos de software de ABB, la simulación avanzada de robots se está poniendo al alcance de todos los usuarios. ABB Digital Plant Technologies es una división de software de alto nivel perteneciente a la empresa ABB Robotics, radicada en la localidad sueca de Gotenburgo. La misión del grupo es desarrollar y distribuir software como apoyo a los clientes a lo largo de toda la vida útil de sus sistemas de fabricación. La empresa concede máxima prioridad a los productos destinados a simular la fabricación asistida por ordenador y a la programación fuera de línea para una automatización flexible. ABB ha aplicado este concepto para establecer el modelo digital de un sistema de fabricación programada que se mantenga en paralelo con el sistema real a lo largo de todo el ciclo de vida útil. Este enfoque permite a los clientes conseguir importantes ventajas gracias a una potente serie de plataformas de software para simulación de robots. RobotStudio, un producto típico del nuevo software de ABB, es un paquete de simulación tridimensional para ordenador personal que permite diseñar y operar un nuevo sistema de robot antes de construirlo realmente. Utilizando un modelo tridimensional avanzado del robot planeado y una copia virtual del controlador del robot, el software comprueba también la idoneidad de los útiles que se prevé van a ser utilizados en el sistema, verifica que el robot puede alcanzar todas las posiciones de operación previstas 44 Revista ABB 1/2000

4 4 Los robots IRB 140 invertidos son ideales para el montaje y prueba de pequeños artículos electrónicos en talleres que exigen un gran grado de limpieza, según Clase 10. El robot es compacto y por lo tanto apropiado para líneas de producción en las que se dispone de poco espacio. actualmente con varios asociados para desarrollar la célula FlexDeflasher, para piezas pequeñas. Se trata de una unidad totalmente integrada que incluye un robot, herramientas de desbarbar, protección de seguridad y software específico para la aplicación. También es de pequeño tamaño, lo que unido a su alta capacidad de carga y a su capacidad de manipulación en tres dimensiones lo hace ideal para esta aplicación. Ensamblaje y embalado de pequeños artículos El IRB 140 se mueve a gran velocidad y con gran precisión. Estas cualidades, añadidas a su compacto diseño compacto, a su gran alcance y a la flexibilidad de su montaje, lo hacen ideal para las líneas de montaje y prueba de pequeños artículos electrónicos, tales como teléfonos móviles o aparatos de radio, y para aplicaciones de embalaje. Pensando en estas aplicaciones se ha desarrollado una versión Clase 10 del robot para talleres que exigen un alto grado de limpieza 4. Gracias a su gran capacidad portante, el robot puede manejar todas las herramientas necesarias, incluso de forma múltiple si fuera necesario, con el fin de reducir la duración del ciclo y acelerar la producción. Un software para seguimiento de transportadores permite al robot sincronizar de forma precisa sus movimientos con los del producto. y que la duración total del ciclo responde al objetivo dado. La programación drag & drop (arrastrar y soltar) permite construir rápidamente el modelo simulador sin necesidad de disponer de grandes conocimientos. El lenguaje de programación RAPID para robótica, concebido por ABB, la configuración de E/S y los parámetros del sistema son totalmente soportados por el modelo RobotStudio. Como complemento a la plataforma Robot Studio existen otros paquetes de ABB para el desarrollo y mantenimiento de múltiples programas de robots fuera de línea del PC, para la formación del personal en la automatización flexible y, además, programas de PC para el ajuste y funcionamiento de los robots. Todos utilizan el potente Virtual Robot Controller de ABB, una réplica digital exacta del sistema de robot real incluida en el PC fuera de línea. El uso de estas potentes herramientas da a los clientes más competitividad y reduce los riesgos propios de la evaluación de nuevas estrategias de robótica antes de comprar los sistemas. Se acortan los tiempos de desarrollo de productos, ya que los nuevos sistemas de robot pueden ser configurados y corregidos con el simulador al instalar los equipos. Finalmente, la flexibilidad de la planta mejora, ya que es posible configurar y probar fuera de línea con el PC los nuevos escenarios de automatización flexible y los cambios de la producción sin necesidad de interrumpir la producción. Como complemento a estos potentes paquetes de software, ABB ofrece una amplia gama de servicios para mejorar las inversiones de los usuarios de la automatización flexible. Estos servicios incluyen la consultoría sobre automatización para aprovechar al máximo el software de simulación, el soporte técnico durante las 24 horas del día y los servicios de formación para familiarizar al personal del cliente con las nuevas estrategias de la robótica y su exitosa aplicación. Revista ABB 1/

5 5 El robot IRB 140 cargando y descargando piezas de plástico en una máquina de moldeo por inyección. El robot puede ser equipado con una doble pinza para manipular los insertos y las piezas en un mismo ciclo de trabajo. Asistencia para las máquinas El nuevo robot es perfecto para las máquinas de moldeo de plásticos por inyección de tamaño pequeño o medio. Su extraordinaria flexibilidad de montaje permite instalarlo en posición óptima encima o en un lado de la máquina, o incluso suspenderlo de un pórtico elevado. Gracias a su capacidad de carga, de 5 kg, no tiene limitación alguna en cuanto al tamaño de los útiles que porta; a la máxima velocidad no solo puede manejar pinzas para piezas de múltiple impresión sino también 'dobles' pinzas para cargar piezas a insertar y para descargar piezas moldeadas, terminadas en un solo ciclo, contribuyendo así a aumentar la productividad 5. Los 6 ejes y el gran alcance del robot se traducen en una gran accesibilidad alrededor del molde; la velocidad y precisión del robot garantizan una gran rapidez de carga y descarga. Soporte de software El IRB 140 está soportado por una amplia variedad de programas de software que permiten al usuario conseguir la máxima rentabilidad de sus inversiones, tanto durante el desarrollo de la aplicación como durante el funcionamiento normal. Veamos algunos ejemplos: TrueMove ofrece un control preciso e independiente de la trayectoria y de la velocidad basándose en una modelización dinámica. También ofrece una forma flexible e intuitiva de especificar las zonas en esquina (por ejemplo, la posibilidad de tener tamaños de zona individuales para la trayectoria del centro de la herramienta y para la reorientación de la misma). Quickmove aplica un modelo dinámico avanzado con el fin de garantizar que las duraciones del ciclo del robot sean siempre lo más cortas posible. No hay necesidad de ajuste manual. Esto se consigue sin que la precisión de la trayectoria se vea afectada. Soft Safety Clutch. Software para reducir la fuerza de las colisiones, protegiendo las piezas, los útiles y el brazo del robot sin tener que instalar equipos adicionales. Load identification. El robot puede identificar de forma precisa la carga que soporta actualmente. No es necesario realizar mediciones manuales ni cálculos. La forma del movimiento durante la identificación puede ser regulada por el usuario con el fin de impedir que se produzcan colisiones. Soluciones típicas de control para aplicaciones típicas. Software para conseguir el máximo rendimiento del robot en aplicaciones típicas durante un tiempo de desarrollo lo más corto posible, como por ejemplo ArcWare, GlueWare, SprayWare, etc. Simulación. Programas de simulación para el PC, en cuya pantalla pueden examinarse y comprobarse las soluciones en fase de desarrollo con el fin de establecer la viabilidad y duración de los ciclos. Los programas también facilitan la programación de los robots y el ajuste de los programas. Conclusiones El campo de la robótica industrial ha avanzado mucho durante las tres o cuatros décadas que constituyen su historia. Durante este tiempo se ha conseguido que los robots industriales sean cada vez más 'inteligentes', más ágiles y diestros, más compactos, más rápidos y más económicos. Esta evolución ha multiplicado las posibilidades de aplicación industrial de la robótica, como demuestra el nuevo robot IRB 140 de ABB. Autor Karl-Gunnar Johnsson ABB Robotics AB SE Västerås, Suecia Telefax: karl-gunnar.johnsson@se.abb.com 46 Revista ABB 1/2000