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Pick & Place: robots a todo ritmo

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El uso de robots y sistemas de producción basados en la robótica es cada vez más común en la industria alimentaria. Su alta precisión y rapidez, sin dejar a un lado la versatilidad de sus usos, hacen de ellos elementos indispensables para aquellas empresas que necesiten asumir una mayor producción sin menoscabo de la calidad de sus productos

Con el fin de agilizar procesos, aumentar la precisión -más allá de la manipulación y la fuerza manual- y destinar a una máquina cualquier actividad repetitiva, el uso de robots en la industria ha permitido incrementar notablemente la productividad. Si bien su uso comenzó principalmente en los sectores automotriz y de la investigación, la consecuente innovación dio paso a un uso cada vez más extensivo en la industria alimentaria.
Dada su capacidad para trabajar al milímetro al momento de trasladar objetos, o su habilidad para mover grandes cargas sin pérdidas de tiempo, así como su cadencia versátil para adaptarse a los ritmos de una cadena de producción, los robots son, cada día más, indispensables para aquellas empresas y factorías que tengan volúmenes elevados de salida de productos y requieran unas condiciones de higiene y salubridad  más estrictas, sobre todo en aquellos países con legislaciones muy específicas en esta materia.
Su fuerte está en el proceso de envasado y embalaje, parte de la cadena de producción en la cual, por motivos de temporada o cambio de formatos y diseños, se requiere de maquinarias que cuenten con una gran flexibilidad para adaptarse a situaciones diferentes cada semana. Y, dentro de la industria alimentaria, son necesarios tanto en aquellas compañías que produzcan productos de confitería o aperitivos, bollería y pastelería, galletas, productos congelados y refrigerados, hasta aquellas que elaboren pizzas y otros platos precocinados. Al momento de paletizar, el abanico de usos aumenta notablemente, pues esta parte del proceso necesita de una rapidez que sólo los robots pueden cumplir cabalmente.

Pick & Place y Top-loaders
Uno de los casos más notables que ilustran las ventajas de contar con esta maquinaria de altas prestaciones es en el caso de los robots pick & place. Son aquellos capaces de capturar objetos y colocarlos en el envase indicado con una gran rapidez (existen aparatos con cadencias de hasta 150 movimientos por minuto) y sin causar daños al alimento, sea éste una galleta o un bombón. Gracias a esta celeridad, es posible hacer el mismo trabajo que varias personas, lo que redunda en una mayor productividad, sobre todo en aquellos casos en los cuales existan altos niveles de producción.
Debido al alto ritmo de lanzamientos de productos, o nuevas presentaciones de los mismos, la rápida variación de las unidades de envase y la tendencia a recipientes de temporada han exigido, por otra parte, la existencia de soluciones flexibles en la técnica de envasado. El robot juega aquí un papel preponderante: hasta hace no mucho tiempo, con algunas excepciones, sólo eran objeto de manipulación por parte de un robot los procesos primarios y secundarios de envasado.
Como consecuencia de esta evolución, los sistemas top-loaders están adquiriendo una mayor importancia. Éstos constan por lo general de varios robots pick & place, un mecanismo para introducir el producto y un módulo para la alimentación de la máquina con envases como recipientes, bandejas, contenedores o cajas. Los productos y los envases quedan registrados y calculados de forma continua gracias a un sistema de reconocimiento de imagen. Esto permite al robot escoger el producto indicado y colocarlo con exactitud en el envase, exactamente donde estaba previsto. Posteriormente, el blíster o bandeja ya rellenados se transporta al lugar donde las máquinas convencionales de envasado, o también algunos módulos robotizados, se hacen cargo de colocar el producto en cajas.
Otras de las ventajas de los top-loaders es que se pueden adaptar a condiciones específicas de la empresa en cuanto a espacio y constituyen una ventaja crucial, sobre todo cuando los lugares de producción cuentan con cada vez menos áreas disponibles en comparación con las instalaciones convencionales de envasado e, incluso, en comparación con los requerimientos de espacios para realizar un envasado manual. Esto, junto a las razones antes expuestas, ha promovido la creciente utilización de estos robots, cuyo crecimiento interanual ha rondado el 15% en los últimos años.
Ante esta creciente demanda, y como muestra de la continua innovación, son cada vez más las empresas que ofrecen sistemas robotizados aptos para la industria alimentaria. Aquí ofrecemos un amplio panorama de estos equipos.

ABB Flexible Automation

La empresa ABB Flexible Automation ofrece robots específicos para tres de las áreas más necesitadas: picking, envasado y paletización. En la primera, esta empresa ofrece soluciones para alimentos congelados, bollería industrial, confitería, helados, carne y pescados. El robot delta IRB 360 es una de las novedades, fabricado en acero inoxidable, es adecuado para aquellas aplicaciones en las que, por rutina, haya que limpiar diariamente las instalaciones, y tiene una carga de hasta 3 kilos. Si se necesita mayor capacidad en una cadencia menor, el modelo indicado sería entonces el IRB 140, que puede levantar hasta 5 k. En la segunda área es necesario contar con maquinarias que puedan integrarse bien a otras, con lo cual la flexibilidad es indispensable. La solución de esta empresa es el modelo IRB 260, diseñado para aplicaciones de envasado y con una resistencia de hasta 30 k.
En el caso de la paletización, la necesidad de desplazar cajas, bandejas, botellas y otros ítems con total rapidez y efectividad, en momentos de alta demanda, hace necesario el uso de robots adecuados para esta tarea. ABB ofrece en este caso el IRB 660, que cuenta con 6 ejes y una capacidad de carga de hasta 650 k.

Fanuc Robotics, para manipular alimentos

Fanuc Robotics ofrece un robot de alta velocidad diseñado específicamente para la industria de la alimentación. El M-430iA/2F, idóneo para manipular alimentos, tiene un alcance de 900 mm y la flexibilidad de sus cinco ejes le permite acomodar vertical o horizontalmente los productos manipulados.
El diseño antropomórfico del brazo le permite rotar o voltearse rápidamente sobre sí mismo para cubrir un área de trabajo de 1,8 metros de diámetro. El brazo puede ser montado en el suelo o suspendido, proporcionando acceso libre cuando requiera mantenimiento. Los dos motores de alto rendimiento de cada uno de los ejes principales utilizan la tecnología Dual Drive Torque Tandem, propia de la empresa, que le permite alcanzar velocidades muy altas. El nuevo robot es capaz de realizar 120 ciclos por minuto con una capacidad de carga de un kilo, y 100 cpm con una capacidad de carga de 2 K. El M-430iA/2F ha sido diseñado para cumplir todos los requisitos de limpieza que marcan las normas y tiene una superficie exterior lisa sin áreas que acumulen contaminación. Así mismo, la pintura es resistente a ácidos y materiales alcalinos.
Diseñado para ser limpiado por chorro de agua, el robot está precintado para cumplir los estándares IP 67 y las dobles juntas de sellado de los ejes principales no sólo mantienen fuera los fluidos, además, aseguran que la grasa para la alimentación permanezca dentro del revestimiento. Los ejes cuatro y cinco usan engranajes de nailon y no requieren ningún tipo de lubricación.
Para aplicaciones específicas en el caso de transporte y embalaje, Fanuc Robotics ha lanzado un robot diseñado para aumentar el rendimiento de aplicaciones pesadas de paletizado y de carga/descarga. El M-410iB/700 es capaz de soportar hasta 700 kilos de carga y cuenta, además, de una gran área de trabajo con una rotación de 360º en el eje J1, que tiene un alcance de 3.143 mm y una repetibilidad de +/- 0,5 mm.
El último modelo de la serie M-410iB lleva el sistema de cableado de la garra instalado a través de la muñeca del robot y no a su alrededor. De esta forma, la empresa asegura que aumenta la durabilidad del mismo, ya que es más corto y no interfiere con los elementos de las piezas. Como todos los predecesores de la serie, este modelo está dotado de pedestal, reduciendo los espacios requeridos en planta y facilitando el transporte del robot. En el pedestal lleva integrado el controlador R-30iA.
Con una trayectoria marcada de 400 mm-2.000 mm-400 mm, alcanza un rendimiento de 700 ciclos/hora. Además, la muñeca del robot permite manipular piezas con grandes inercias de trabajo: hasta 490 kgm2.
Una de las ventajas a considerar es que el robot requiere un mantenimiento mínimo, ya que necesita menos componentes mecánicos y, al igual que el resto de los robots de la marca, no necesita ningún paquete de baterías especial, por lo que se pueden utilizar baterías comerciales disminuyendo los costes de mantenimiento. Esta serie ofrece cuatro modelos diferentes según la capacidad de carga: 160, 300, 450 y 700 k. Toda la gama tiene las mismas piezas de repuesto y una programación común, ofreciendo la posibilidad de cambiar las herramientas con diferentes capacidades de carga sin necesidad de rediseñar o reprogramar el sistema.

Flexlink Systems, alta versatilidad

Flexlink System España ofrece sistemas de robots para paletizado de productos que tienen una gran flexibilidad, pues permiten ser utilizados para una amplia variedad de productos. Pueden ser también reinstalados para otras aplicaciones dentro de la misma factoría, lo que garantiza una inversión con una gran durabilidad.
Esta empresa utiliza sistemas de software y robots de Fanuc y ABB, a fin de contar con buenos equipos y sistemas de programación. Los robots escogidos tienen una capacidad de hasta 50 k.

Ishida Europe, envasado eficiente

Ishida (representada en España por CIMA) lanzó recientemente un nuevo sistema para envasar bandejas de forma eficiente y rápida en cajas y contenedores (del tipo homologado eurocrate). Con una capacidad operativa de hasta 150 bandejas por minuto, el sistema IPS fue diseñado para ser útil en un amplio rango de productos y aplicaciones, que incluye platos preparados, carne, productos del mar, ensaladas, frutas o confitería.
Este sistema tiene como particularidad que trabaja mediante el movimiento individual de las bandejas. Esto simplifica la introducción de las mismas en la máquina y aumenta, por tanto, la precisión durante el proceso de pick & place. Los robots del sistema tienen partes móviles con muy poca inercia, lo que les permite acelerar o ralentizar sus movimientos con rapidez y eficacia. Durante la operación, el IPS vigila ópticamente cada una de las bandejas mientras éstas son rellenadas y apiladas en los contenedores.
Otra de sus ventajas es la flexibilidad que ofrece a la hora de ingresar los productos en los contenedores. Cada “capa” de productos puede ser arreglada de forma distinta, de acuerdo a patrones de colación ya preestablecidos. Esto tiene como beneficio una mayor estabilidad de los mismos.
Esta maquinaria puede ser operada remotamente, y tiene programas preinstalados y garras de recogida fáciles de intercambiar, por lo que se podrían alternar diferentes tipos de artículos en menos de dos minutos.

Kuka Robots, a temperaturas bajas

Kuka Robots Ibérica, especializada en robots para paletizado, está presentando nuevos equipos. Entre ellos destaca un robot idóneo para la preparación automática de paletizado mixto. Entre los modelos existen variantes con soporte de carga desde 40 k hasta 1.300 k (en el caso de la versión Artic, modelo KR 180 PA), un robot desarrollado para trabajar a temperaturas muy bajas. Esta máquina es capaz de paletizar con eficacia productos congelados a temperaturas de hasta -30º C.
La rapidez, precisión y productividad  está también presente en estas maquinarias. Y son capaces de realizar tareas de gran complejidad, como son el embalaje, paletizado, despaletizado y la preparación de envíos que, hasta ahora, sólo se podían lograr con grandes inversiones en manos de obra e infraestructuras.
Otra de las novedades es el modelo KR 15 SL, un robot de acero inoxidable que cumple con las normas en materia de seguridad e higiene gracias al uso de acero inoxidable en todas sus superficies, y a que posee la clase de protección IP.
Existe también una gama de robots compactos de esta empresa. Son de tamaño reducido, pero con un amplio alcance, especialmente desarrollados para cargas ligeras. Gracias al amplio ángulo de movimiento, los modelos KR 5 sixx, KR 5 scara y KR 10 scara proporcionan una gran zona de trabajo, con alcances de hasta 850 mm.
Todos estos robots poseen unos sistemas de control y de soluciones de software sencillos, diseñados por el fabricante. La interfaz del usuario corresponde con el estándar de Windows y puede aprenderse de forma intuitiva. De esta forma, los sistemas más complejos se ponen en servicio de una forma fácil y rápida, pudiéndose adaptar en cualquier tarea de manera inmediata.

Skilled, para paletización
La marca Skilled, de Euroimpianti (representada en España por CIMA), ofrece cuatro versiones con buenas prestaciones para todo proceso de paletizado.
El modelo 304 cuenta con una gran versatilidad, pues le permite hacer trabajos de traslado de pequeños artículos, pick & place y paletizado de palets pequeños. Tiene una capacidad de carga de hasta 40 k, un alcance de 2.091 mm, cuatro ejes y una cadencia 40 ciclos por minuto. El modelo 603 tiene una capacidad de hasta 180 k, un alcance de 3,2 metros y 15 movimientos por minuto. Puede trabajar a -30º de temperatura ambiente y es adecuado para grandes áreas operativas.
El Skilled 504, con capacidad de hasta 120 k y un alcance de 2.150 mm, tiene cuatro ejes y es capaz de apilar palets hasta 2,5 metros de altura. Tiene una cadencia de hasta 800 ciclos por hora.
Finalmente, el modelo 604 es idóneo para trasladar objetos de gran tamaño. Tiene una capacidad de 400 k, un alcance de 3,2 metros, cuatro ejes y una cadencia de 800 ciclos por hora.

Soco System, un robot de pórtico estándar

Esta empresa ofrece una solución idónea para los procesos de paletización. El concepto se basa en el robot de pórtico estándar Soco System, una unidad sencilla y compacta para desarrollar cualquier necesidad de paletizado en su línea de producción.
El robot viene equipado con un sistema de posicionamiento de palets, así como con un cabezal de succión, ambos universales, que permitirán manejar la mayoría de cajas con las que se tenga que operar. La máquina se entrega con el software SocoLogic instalado, el cual integra un asistente de auto programación y creación de mosaicos, pudiendo con ambos generar los más complicados diseños, todo ello sin ninguna intervención  de personal técnico.
Dispone de los tres básicos, X, Y y Z. Este último con 270º de libertad en divisiones de un grado. El peso máximo manipulable depende del tipo y la calidad del producto con el que trabaje, del sistema se sujeción o la velocidad, estando como media alrededor de 20 a 25 k. En cuanto a su capacidad, tiene hasta 10 movimientos por minuto, dependiendo del tamaño, peso y calidad del producto.
Una de las ventajas que posee esta solución es que el robot se suministra con todo lo necesario para el funcionamiento inmediato tras su conexión, sin necesidad de instalaciones ni técnicos especializados. Además, a petición del cliente, se puede integrar una webcam para control y asistencia a distancia, o bien la intervención de un técnico en persona si se considera necesario.

Stäubli, con aplicaciones en la industria alimentaria
El fabricante de maquinarias Staübli cuenta con una amplia gama de robots para la industria alimentaria y muchas aplicaciones, que van desde el corte de materias primas y alimentos para su posterior procesamiento por la factoría, el pick & place de numerosos productos, que pueden ser, por ejemplo, salchichas (con máquinas capaces de manipular hasta 850 k de estos embutidos por hora) o alimentos envasados para su colocación en bandejas o cajas para su posterior paletización; o el loncheado por ultrasonido de quesos de forma automática y con capacidad de procesar hasta cinco toneladas por turno.
Esta empresa, además, ofrece aplicaciones para paletización: dos líneas de paletizado con cinco robots RX175L con capacidad de 1 k a 15 k, 27 cajas por minuto (en 60 formatos diferentes), identificación automática de las cargas y un control completo de todo el proceso.
Para todos estos trabajos antes mencionados, tiene un rango de robots de cuatro y seis ejes, con capacidad de entre 0,5 k y 250 k de capacidad de carga, y alcances de entre 200 mm y 3,2 metros.

Tecnolactea, investigación tecnológica
Tecnolactea basa sus actividades en la investigación tecnológica y estudio de nuevos productos y procesos. Todo esto para generar innovaciones que puedan ser aplicadas a la industria alimentaria. Además de ofrecer equipos para una amplia variedad de campos dentro de esta industria, viene incorporando nuevas tecnologías basadas en la robótica y visión artifical.
Algunas tecnologías que ofrece esta empresa son las siguientes: sistemas basados en el espectro de infrarrojos cercanos y un robot cartesiano de precisión para inspección y evaluación del grado de maduración de productos; sistemas de detección de defectos de fabricación, al determinar la posición y orientación de productos mediante robots de 4 ejes; robots de paletizado con varias líneas y capaz de detectar tamaño de cajas y posición; y sistemas pick & place ultrarrápidos que pueden realizar tres ciclos (prensión, orientación, traslado y depositado).

Publicado en Tecnifood Nro. 63.

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