Tradicionalmente, los ensambladores utilizan herramientas semiautomáticas o manuales para atornillar los tornillos. Si bien esa tecnología todavía se usa para algunas aplicaciones de fijación, más fabricantes están invirtiendo en atornillados robóticos.
Hoy en día, los robots son menos costosos que en el pasado y más accesibles para los fabricantes más pequeños. El atornillado robótico es ideal para aplicaciones de ensamblaje que requieren alto torque, sujetadores múltiples, cambio rápido y producción de alta mezcla.
Los proveedores de robots colaborativos, como Universal Robots, tienen herramientas de un gran número de socios dentro de UR+ que pueden montarse en los brazos robóticos. Algunas de esos socios también han desarrollado recientemente equipos que pueden usarse con robots colaborativos.
Los robots colaborativos permiten un mayor grado de consistencia que los sistemas tradicionales de atornillado manual. Siempre se moverán a la misma ubicación y manejarán el tornillo con los mismos parámetros, lo que llevará a una mayor repetibilidad que la que un humano puede ofrecer.
Los robots no se cansan y no toman descansos. Esto permite un flujo constante durante todo el día. Además, los cobots tienen más flexibilidad que el atornillado fijo; un solo cobot puede moverse a múltiples áreas para atornillar tornillos.
Es importante que los ingenieros recuerden que el atornillado robótico es diferente de las aplicaciones más tradicionales, como el atornillado fijo o manual. Es más consistente y puede ejecutarse más rápido que la conducción manual, debido a la mayor resistencia y repetibilidad del robot.
La principal ventaja de usar un robot en el proceso de atornillar es la ergonomía. Otros beneficios incluyen la repetibilidad y la responsabilidad de que todos los tornillos estén sujetos.
Múltiples beneficios
Hasta hace poco, el atornillado robótico se asociaba típicamente con sujetadores grandes utilizados para ensamblar subconjuntos automotrices, como chasis y trenes de fuerza. Pero, la tecnología ahora se usa cada vez más con tornillos pequeños en muchos otros tipos de aplicaciones de ensamblaje.
La industria electrónica está impulsando la demanda de atornilladores robóticos hoy en día, debido a la producción constante de productos nuevos y mejorados.
La mayoría de los dispositivos electrónicos portátiles de alto volumen, como los teléfonos inteligentes, generalmente requieren algunas aplicaciones de fijación para manipular tornillos pequeños que varían en tamaño de 1.2 a 3 milímetros. Las nuevas herramientas equipadas con dispositivos de detección de errores y funciones de trazabilidad de datos atraen a estos fabricantes.
Los fabricantes de productos de consumo han aumentado también su uso de la robótica. Muchos de esos procesos tienen ensamblajes que dependen de tornillos para mejorar la capacidad de servicio.
La automatización es ideal para manipular productos que usan tornillos más pequeños y partes más pequeñas. El atornillado robótico ofrece más confiabilidad en el proceso de ensamblaje y elimina a las personas de operaciones inseguras o desafiantes.
El factor N° 1 detrás del creciente interés en el atornillado robótico es el creciente costo de la mano de obra. Hoy en día, cada vez es más fácil justificar el costo de un robot. Los robots son más seguros, más fáciles de programar y más fáciles de integrar que nunca.
Las personas son propensas a los cambios de productividad en diferentes momentos del día. Los robots, por otro lado, funcionan al 100 por ciento de eficiencia todo el día. También tienen tasas de ciclo mucho más consistentes. Sin embargo, los humanos son típicamente más adaptables y flexibles; Se pueden ajustar fácilmente a ligeros cambios de producto o piezas ligeramente imperfectas.
El cambio rápido es otra razón por la cual los robots son a menudo más flexibles que la automatización fija tradicional. A medida que los ciclos de vida del producto se acortan cada vez más, eso se está convirtiendo en un factor crítico para los ingenieros.
La velocidad es la mayor ventaja del atornillado robótico, y la precisión lo sigue. Con la automatización, no hay dudas sobre cómo alinear una rosca con el controlador. Todo está arreglado y es repetible.
El costo del atornillado robótico ha disminuido drásticamente en los últimos años. En los últimos 10 años, el costo de la mayoría de los robots se ha reducido del 20 al 30 por ciento. Debido a eso, hemos visto a fabricantes más pequeños asumir proyectos de automatización que hubieran sido poco viables hace cinco años
Los robots enfocados en aplicaciones de atornillado están más disponibles, son más capaces y rentables hoy en día. Es por eso por lo que los brazos robóticos y accesorios de un gran número de socios de Universal Robots se ha hecho popular para aplicaciones de atornillado en la industria electrónica.
Una gama de posibilidades
Ha habido un creciente interés en el atornillado robótico durante los últimos años. El atornillado robótico te brinda más control sobre tu proceso. Un robot sabe que colocó el tornillo correcto en el lugar correcto y puede documentar que cada tornillo se instaló con el par y la profundidad correctos. A diferencia de un operador humano, un robot contará por sí mismo, porque sabe que no se ha equivocado.
Los robots pueden atornillar tornillos desde todas las direcciones, a veces con requisitos de par variables. También tienen la capacidad de atornillar diferentes tamaños de tornillos utilizando diferentes accesorios para cada tipo de sujetador. Los fabricantes pueden lograr ciclos más altos por husillo y tiempos de ciclo más rápidos por tornillo, al tiempo que mejoran la calidad.
Se pueden usar muchos tipos de robots para aplicaciones de atornillado. Los cobots de Universal Robots son ampliamente utilizados para aplicaciones de atornillado, porque son muy precisos y pueden manejar una gran cantidad de torque.
Un robot articulado puede realizar movimientos hacia arriba, abajo, alrededor y detrás de sí mismo. Su “muñeca” puede girar una herramienta de fijación o girarla en ángulo. Los robots de seis ejes ofrecen agilidad y largo alcance, y pueden manejar geometrías de piezas complejas.
Cuando existen aplicaciones desafiantes en las que los tornillos deben insertarse en ángulos impares o fuera del plano, las máquinas de seis ejes son ideales.
Los robots de seis ejes pueden manejar cargas útiles más altas y aplicaciones de mayor torque, como sujetar soportes de motor o tapas de válvulas. También pueden manejar ángulos extraños, alcanzar vehículos y hacer un mejor trabajo imitando el movimiento humano de la mano y el brazo.
Colaboración, una gran ventaja competitiva
Los robots colaborativos son cada vez más populares porque permiten que las personas y las máquinas trabajen cerca. Son atractivos para una amplia variedad de fabricantes, ya que son flexibles, fáciles de usar y requieren poca o ninguna barrera de seguridad.
Hoy vemos más aplicaciones para robots colaborativos. Son excelentes para tareas de atornillado donde los cables u otras partes necesitan ser manejados o colocados. Los robots colaborativos permiten a los operadores ayudar en la operación de ensamblaje, como mover un cable de la placa base fuera del camino.
Hay muchos malentendidos sobre lo que es el ensamblaje robótico colaborativo. Por ejemplo, hay una gran diferencia entre los procesos colaborativos y cooperativos.
Un verdadero entorno de colaboración es donde un operador está trabajando en un ensamblaje al mismo tiempo que el robot. El humano puede estar sosteniendo una parte o actuando como un accesorio. O bien, el humano puede estar insertando un alfiler mientras el robot conduce un tornillo.
La mayoría de las personas que piensan que un proceso es colaborativo por naturaleza caen en un error. A menudo es un proceso secuencial o paralelo en el que el humano no está haciendo algo con el robot en el mismo ensamblaje.
Muchas de las herramientas que se adaptan al extremo final de un robot colaborativo no son colaborativas. El robot en sí es colaborativo. está equipado con dispositivos de detección que permiten que la máquina se detenga cuando siente una cierta fuerza presionada contra ella. Pero, si el robot lleva algo que tiene un borde afilado o algún otro accesorio de riesgo, ya no es colaborativo.
Los robots colaborativos son más fáciles de implementar, mantener y soportar que las máquinas tradicionales. Eso ha eliminado muchas de las barreras que intimidaron a los fabricantes más pequeños en el pasado. Por ejemplo, se requiere mucho menos hardware, como protección de seguridad.
Sin embargo, existen otras limitaciones además de una velocidad más lenta. Por ejemplo, tendemos a ver aplicaciones de torque más pequeñas con robots colaborativos, porque la carga útil es un factor limitante.
Debes tener en cuenta no solo el peso de la herramienta de atornillar, sino también la cantidad de fuerza que se aplicará a través de las juntas. De lo contrario, cada cierto tiempo sobrecargará las juntas, lo que disparará los sensores de seguridad incorporados.
Las dos ventajas principales de los robots colaborativos son la seguridad y la facilidad de programación.
Si deseas conocer más sobre cómo poder implementar robots colaborativos dentro de tu aplicación de atornillado te invitamos a que consultes nuestro webinar aquí impartido por Mauricio Campos – Technical Support Latam y Uriel Fraire – Channel Development Manager de Universal Robots .