La automatización con robots aumenta la flexibilidad y precisión en la producción

La automatización se ha posicionado como una herramienta principal para aumentar la competitividad en el sector de la fabricación aunque implica una alta inversión financiera y un compromiso de tiempo y recursos, por lo que es necesario planificar adecuadamente y saber que la automatización elegida, una vez instalada, pasa a formar parte de un entorno cambiante en el que la flexibilidad es esencial. 

Los robots pueden asumir tareas manuales que requieren mucha mano de obra, pero también pueden ofrecer una alternativa flexible, compacta y reprogramable a la automatización industrial convencional. 

Las máquinas en formatos establecidos, como los robots SCARA y cartesianos, están disponibles en tamaños pequeños, con una longitud de brazo que va desde más de un metro hasta unos pocos centímetros. Pueden transportar cargas de entre 40-50 kg y menos de 1 kg, y las máquinas SCARA más rápidas tienen un tiempo de ciclo inferior a un segundo. La amplia gama de tipos y tamaños ofrece a los planificadores de fábricas muchas opciones a la hora de buscar una solución adecuada. Pueden empezar por cambiar un proceso que pueda estar causando un cuello de botella, o cambiar toda una línea de montaje que pueda implicar cualquier combinación de trabajo manual y automatización convencional. 

Ubicación de las máquinas

Al evaluar la automatización basada en robots, es importante identificar las ubicaciones en las que las nuevas máquinas pueden desplegarse de forma más eficaz, para obtener la mayor mejora. A menudo se recomienda comenzar con una implementación a pequeña escala, migrando solo uno o unos pocos procesos a una implementación basada en robots. 

Al empezar con poco, se puede lograr una solución funcional con relativa rapidez y el proyecto puede poner de relieve los principales retos de implementación que muestran dónde se pueden necesitar conocimientos adicionales para llevar a cabo proyectos posteriores. La experiencia adquirida puede servir de base para estas actividades a medida que se amplía la automatización para abarcar otros procesos de la línea de producción y de toda la planta.
 

Ventajas de los robots

Dado que la velocidad, la precisión, la fuerza y la resistencia son las principales ventajas de los robots, además de su flexibilidad programable, su introducción en los procesos industriales puede aprovechar una o varias de estas características. 

Su capacidad de elevación es un ejemplo de ello. Algunos productos industriales, como los módulos de baterías para vehículos eléctricos, pueden pesar entre 30 y 50 kg. Por otro lado, los contenedores llenos de líquidos, como aceites de ingeniería o líquidos de limpieza, pueden pesar solo unos pocos kilogramos. 

La introducción de un robot SCARA de alta velocidad al final de la línea puede mejorar la productividad al encargarse de las tareas repetitivas de elevación y movimiento, que pueden resultar agotadoras para cualquier operario humano a lo largo de un turno. La fatiga aumenta la probabilidad de lesiones. Además, el robot es capaz de colocar el artículo con precisión en la posición requerida. La precisión de un trabajador humano se deteriora con el tiempo, especialmente si los artículos pesan varios kilogramos o más.
 

Implementación

Yamaha Robotics ha presentado soluciones que implementan procesos de final de línea utilizando robots, incluida una estación de prueba y montaje para baterías de vehículos eléctricos, en recientes ferias industriales celebradas en Europa. Este manipulador de módulos de baterías mostró la elevación de cargas pesadas, el posicionamiento rápido y la colocación precisa de módulos de iones de litio de 35 kg en un dispositivo de prueba para ensayos eléctricos, seguido del apilamiento de los módulos en paquetes de baterías.

La precisión es otra de las ventajas de los robots SCARA, y las máquinas más pequeñas pueden encargarse de tareas de montaje de precisión, como el ajuste a presión de componentes o el atornillado. Los atornilladores neumáticos se utilizan ampliamente en las áreas de montaje para ayudar a los operarios a trabajar con rapidez y garantizar que se aplica el par correcto. Sin embargo, pueden producirse errores. Un ejemplo es cuando hay que insertar tornillos en orificios profundos. Algunos pueden pasarse por alto, ya que los operarios no pueden ver si se ha insertado un tornillo. La automatización de los procesos de atornillado garantiza que todos los elementos se inserten y se aprieten satisfactoriamente.

Un robot instalado en una estación de trabajo específica de la línea de producción puede encargarse de una tarea como el atornillado y mejorar significativamente el rendimiento general de la producción y el control de calidad. Un robot articulado, o cobot, puede realizar la tarea de forma muy similar a un operario humano, lo que garantiza una mayor repetibilidad. Como alternativa, un robot SCARA, integrado junto con un alimentador de tornillos adecuado en una celda de trabajo compacta, puede ofrecer una repetibilidad superior y un tiempo de ciclo extremadamente rápido. 
 

El control de movimiento suave que caracteriza a los robots SCARA también hace que estas máquinas sean adecuadas para dispensar adhesivos de secado al aire, materiales de juntas o selladores.

Robots fuera de línea

Otro enfoque muy popular es el uso de robots en procesos fuera de línea, como la comprobación de conjuntos electrónicos y la personalización o configuración individual de productos antes de almacenarlos en el inventario o enviarlos al cliente. En 2024, la compañía presentó una solución que configura conectores eléctricos de acuerdo con las instrucciones de un archivo de red. 

La celda contiene un robot SCARA que selecciona y carga la herramienta de punzonado adecuada, con visión integrada para verificar que se han punzonado los pines correctos y que no hay rebabas. El proceso se guía mediante códigos de barras para evitar errores y puede manejar diferentes conectores en la misma operación. También se demostró la carga y descarga automatizada de conjuntos electrónicos en un dispositivo de prueba para realizar pruebas funcionales y de circuito, basándose en un robot cartesiano para garantizar el posicionamiento preciso del conjunto y la continuidad eléctrica. 
 

Simulación

La creación de una solución de automatización llave en mano exige una combinación de habilidades para reunir robots y software, herramientas específicas para cada aplicación e integración de sistemas. Para garantizar que los robots puedan funcionar con la mayor eficiencia posible, es posible que sea necesario adaptar el flujo de trabajo y la disposición física de la planta.

Las herramientas de simulación adecuadas pueden ser de gran ayuda para planificar la línea de producción, seleccionar los tipos de automatización más adecuados para cada proceso y optimizar el tiempo de ciclo y el rendimiento. Al proporcionar herramientas para crear modelos digitales de líneas de producción, el software de simulación ayuda a visualizar los diseños y los flujos de trabajo antes de la implementación física, así como a identificar cualquier cuello de botella u otras ineficiencias en el sistema mediante la simulación del flujo de materiales y procesos y las interacciones entre los robots, otros sistemas de automatización y las personas en toda la zona de la fábrica. 

La simulación con herramientas como el simulador de robots de Yamaha RCX Studio permite experimentar con diferentes configuraciones, ubicaciones de equipos y flujos de trabajo. Esto ayuda a los equipos de proyecto a encontrar la configuración más eficiente antes de comprometerse con el hardware o realizar cambios físicos en la fábrica.
 

La compañía colabora con agentes comerciales designados y socios de integración de sistemas para el desarrollo de unidades robóticas para retos de fabricación específicos.