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Robots industriales: versátiles, rápidos, seguros y rentables

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Son casi un millón los robots industriales instalados en todo el mundo. Estas maquinarias realizan funciones de paletización, pick & place, rebanado de alimentos y distribución, contribuyendo a mejorar la logística, aumentar la capacidad de producción de las empresas, disminuir los accidentes laborales y garantizar las condiciones de higiene y precisión necesarias

Las innovaciones tecnológicas aplicadas a la robótica están cambiando la forma de trabajar de muchas empresas de la industria alimentaria. Los motivos residen principalmente en la versatilidad de sus usos, la rapidez con la que trabajan y su capacidad, mediante una programación correcta, para adecuarse a los ritmos de  cualquier cadena de producción.
Son varios los sectores en los cuales se está implantando con éxito la utilización de estos aparatos. Uno es en la manipulación de piezas pequeñas y delicadas que deben ser puestas en envases específicos (como es el caso de una caja de bombones). El otro, en los sistemas de manipulación y distribución de productos, para los cuales son necesarios robots con una gran capacidad de carga, que permitan mover palés y cajas con facilidad y precisión hasta ubicarlos dentro de la línea de automatización de forma adecuada. Esta rapidez no va contra el trato dispensado durante la manipulación de ciertos productos frágiles, que pueden dañarse con facilidad, como es el caso de panes tostados, productos de bollería o cajas con envases de vidrio.
Pero también existen maquinarias especiales para filetear y lonchear (incluso por ultrasonido) productos antes de que sean envasados, utilizando para ello la precisión de unos sistemas muy apurados que limitan la generación de residuos y, al estar en salas estancas, evitar la contaminación de los alimentos. Igualmente, para la mecanización de la producción de leche, existen maquinarias robotizadas que se encargan del ordeño de forma rápida y efectiva, evitando causar daño a las vacas, por lo que cumplen con las legislaciones tendentes a garantizar el buen trato a los animales.
Es justamente la eficiencia de los robots a la hora de realizar tareas repetitivas, mediante sencillos algoritmos, lo que ha permitido su implantación masiva a escala industrial. Para el año 2007 había aproximadamente unos 3,5 millones de robots para labores de servicios (limpieza de hogares, por ejemplo) y casi un millón de ellos destinados a usos industriales, principalmente en factorías automatizadas. Según fuentes del sector, se estima que el ritmo de crecimiento en la implantación de nuevos sistemas robóticos aumenta en más de un 15% anual en las principales economías del mundo.
Los robots actuales cuentan con brazos de varios ejes para una mayor movilidad, bases que pueden ser instaladas de forma vertical u horizontal, distintos tipos de capacidad de carga y longitud de uso, cámaras de visión para evitar choques con otras superficies, y pueden ser programados para cambiar los ritmos de trabajo de acuerdo con las exigencias del momento. Para lograr esto, existen diversos tipos de programas de control que pueden preprogramar diversas secuencias de trabajo, bien si se trate para transportar envases a una caja o bien para transportar esa caja a un palé.
En el caso de los robots para picking, existen ya unidades capaces de manipular hasta 150 objetos por minuto, asiéndolos gentilmente para evitar su rotura (más si se trata de un producto de confitería), lo que mejora notablemente al trabajo manual permitiendo aumentar los ritmos de producción sin necesidad de contar con más espacio para realizarlo.
Como las empresas alimentarias tienen varias líneas de productos (y aumentan con frecuencia la gama de presentaciones), al haber una variación constante en el tipo de alimentos producidos y el tipo de envases donde se guardan para su posterior distribución, resulta necesario contar con sistemas que puedan adaptarse a las diferentes exigencias sin necesidad de paradas de línea que se dilaten en el tiempo, lo que mejora los costes de producción, almacenamiento y distribución.
De ahí la creciente popularidad de los sistemas top-loaders, que constan de varios robots pick & place, un mecanismo para introducir el producto en el envase y un módulo especial para la alimentación de la máquina con los recipientes (bandejas, contenedores, cajitas). Cada producto es registrado y calculado de forma continua, mediante un sistema de reconocimiento de imágenes que permite a cada máquina escoger el producto adecuado y colocarlo con precisión en el sitio donde corresponde, para luego ser trasladados a los espacios de envasado y embalaje.

Paletización con excelentes prestaciones

Dada la versatilidad de los robots, su uso en las labores de paletización cobra cada vez más importancia. Aquellas empresas con grandes volúmenes de producción necesitan contar con sistemas que faciliten las labores de despacho de los productos a los centros de logística, distribución y venta.
Capaces de soportar cargas pesadas y de realizar el trabajo de forma continua (excepto por paradas técnicas) en cualquier ambiente y temperatura, y debido a que los brazos pueden ser adaptados a las necesidades y tamaños de los productos que se deben manipular, estos robots se utilizan en muchas aplicaciones de la industria, desde el manejo de botellas de 20 litros de agua (para su colocación en las celdas de transporte) hasta para mover bandejas con frutas y vegetales, pan, embalajes de líquidos o sólidos, apilar envases de platos preparados, cestas de productos o pizzas congeladas, entre muchos otros casos de aplicación.
Algunos sistemas pueden soportar cargas de 600 o más kilos, lo que los hace indispensables para mover grandes pesos, evitando accidentes laborales y aumentando la eficiencia en las líneas de producción.
Varias empresas diseñan y construyen estos aparatos, y realizan modificaciones y versiones para adecuarlos a las diversas necesidades productivas. Como la evolución de estos sistemas es indispensable para garantizar el constante aumento de trabajo, los departamentos de I+D+i de estas compañías trabajan constantemente para introducir mejoras, nuevos diseños e ingenierías rompedoras, que van ampliando cada vez más el abanico de usos.
Los centros logísticos de las empresas de distribución de mayor tamaño han implantado el uso de robots, para mejorar sus sistemas y garantizar que la red de tiendas cuenten con los productos en los tiempos establecidos, lo que repercute de forma positiva en la cadena de costes. De los muchos aparatos disponibles en el mercado, éstos son los modelos más novedosos.

Robot de 6 ejes, de ABB Flexible Automation
La división de Robótica de ABB Flexible Automation ha lanzado recientemente el modelo IRB 140, un robot de seis ejes, pequeño, potente y rápido, con alta tasa MTBF, pocas necesidades de mantenimiento y unos tiempos reducidos de reparación.
Ofrece, además, el IRB 140T, con una considerable reducción de los tiempos de ciclo gracias a su alta velocidad y aceleración combinada con un control de movimiento llamado QuickMove, y una repetibilidad de la posición de ± 0.03 mm. El aparato combina una capacidad de carga de seis k y un alcance de 810 mm. Además, fue fabricado para ser utilizado en ambientes de trabajo exigentes.
La gama de esta serie tiene las versiones Standard, Foundry Plus, Clean Room ISO Class 6 y Wash. Toda la estructura mecánica del robot tiene un nivel de protección IP67. El IRB 140 estándar se puede montar tanto en el suelo como en una pared, con cualquier ángulo o suspendido, lo que permite una mayor flexibilidad en el diseño de la línea de producción. Tiene una área de trabajo ampliada gracias a su posibilidad de doblado hacia atrás del brazo superior, el giro de 360 grados del eje 1 y las posibilidades de montaje.
Los robots para salas limpias de esta empresa están fabricados con unos procedimientos especiales durante su montaje y embalaje, para garantizar que el nivel de generación de partículas sea el menor posible. El IRB 140 ha sido certificado por el IPA, instituto especializado en la industria de salas limpias.

DeLaval, robots para ordeño
DeLaval, perteneciente al Grupo Tetra, tiene un sistema automático de ordeño VMS muy eficaz. En comparación con los brazos neumáticos, este brazo hidráulico proporciona fiabilidad y reduce las necesidades de servicio. El brazo es, según confirma la empresa, rápido, silencioso, robusto y cuidadoso. Sus procedimientos repetitivos también son coherentes, tal y como les gusta a las vacas.
Las puertas y la estructura son de acero inoxidable electropulido, lo que permite una fácil limpieza. El resto de la estación está fabricada en acero inoxidable pintado o pulido. El brazo está fabricado en acero inoxidable reforzado para resistir los entornos más duros y se ocupa de la preparación de los pezones antes del ordeño (incluida la opción de pre-spray), coloca las pezoneras, las vuelve a ubicar en su sitio si es necesario, alinea el tubo de leche y desinfecta los pezones después del ordeño.
El sistema de visualización de pezones tiene una cámara óptica equipada con doble láser, para así garantizar la localización de los pezones, con lo que se consiguen puestas de pezoneras más rápidas. El VMS realmente “ve” los pezones.
Imitando los movimientos del brazo humano, este miembro multifuncional es tan flexible que permite colocar la unidad de ordeño hasta en pezones en ángulo de 45º en cualquier tipo de ubre. Se pueden ordeñar más vacas gracias a diversas posibilidades de puesta de pezoneras. Esta flexibilidad permite la compatibilidad con más vacas, reduciendo así los costes relacionados con la eliminación involuntaria y ayudando a conseguir una mayor rentabilidad.
El proceso de preparación de los pezones se conoce como una de las funciones más atractivas del VMS de DeLaval. Cada pezón se limpia individualmente con agua templada y aire, se estimula, se pre ordeña y se seca antes del ordeño. Sólo se necesitan unos segundos para una limpieza óptima de los pezones, lo que resulta en leche de mayor calidad y en una mayor capacidad de ordeño.
La copa de preparación de pezones tiene su propia línea separada de la línea de leche, de esta manera no hay contaminación posible de la leche de pre ordeño en la línea de carga.
La maquinaria tiene varias tareas totalmente automatizadas, lo que permite ahorrar tiempo y mantener el sistema funcionando en condiciones higiénicas. Posee una protección antisalpicaduras, que se posiciona automáticamente en la trasera del animal para evacuar el estiércol y la orina del área de ordeño.
La limpieza programable del suelo asegura que la zona permanezca limpia. Todas las copas se lavan por dentro y por fuera entre cada vaca ordeñada. Posteriormente, las copas se colocan boca abajo para su drenaje evitando que la suciedad pueda penetrar en las pezoneras. 
Cada cuarto se ordeña de forma diferente. El DeLaval VMS incorpora un medidor que controla la producción de leche, el tiempo de ordeño, flujo, conductividad y nivel de sangre en leche. El software del sistema de gestión le proporciona acceso al estado de cada vaca, ayudándole a tomar decisiones al momento.

Cinemática paralela, de Fanuc Robotics
M-1iA es el primer picker de cinemática paralela de alta velocidad de Fanuc Robotics. Fue diseñado específicamente para manipular pequeñas piezas, por lo que es ideal para aplicaciones de picking de alta velocidad y ensamblaje.
Esta empresa ofrece dos modelos de cuatro y seis ejes con estructura paralela, que le proporciona una gran precisión y una alta velocidad, comparándola con los robots tradicionales de ensamblaje. El M-1iA es ligero y compacto, puede ser instalado en varias posiciones y llegar a tener tres ejes en la muñeca, lo que lo hace extremadamente flexible. La serie también ofrece un modelo de cuatro ejes para operaciones de ensamblaje simple (picking en plano). Un único eje en la muñeca ofrece una velocidad de hasta 3.000 grados por segundo.
El M-1iA dispone del controlador estándar R-30iA Mate con funciones integradas, como iRVision (cámara de visión integrada), Robot Link, para controlar y coordinar hasta 10 robots a través de la red, así como el intercambio y control de datos de posición; y Collision Guard, que detecta colisiones entre el robot y objetos externos, minimizando los posibles daños a la pieza y a la máquina. Su versatilidad de montaje en varias posiciones amplía las posibilidades de instalación en su célula de trabajo.
Puede separarse de su base de montaje, permitiendo una fácil integración dentro de una máquina.
Esta empresa también lanzó dos nuevos modelos de la serie R-2000iB, que ya cuenta con 14 versiones. Se trata del 185L de brazo largo, con una capacidad de carga de hasta 185 k y un alcance de 3.060 mm, y el 250F, que es capaz de soportar pesos de hasta 250 k y tiene un alcance de 2.655 mm.
Ambos robots están diseñados para realizar tareas de automoción, paletización, carga y descarga y manipulación. Algunos de estos modelos pueden ir equipados con opciones distintas, de acuerdo con las necesidades de uso, para entornos duros en los cuales la estructura está protegida contra el polvo y el agua.
Los robots de la serie R-2000iB se dirigen mediante un controlador R-30iA, basado en la serie CNC 30i de Fanuc. Utiliza un hardware de alto rendimiento y tecnologías avanzadas de control, destinadas a mejorar las funciones básicas del aparato y, además, coordinar las otras funciones de seguridad e intercambio de datos antes mencionadas.

Sistemas automatizados por Güdel
La empresa Güdel tiene en su catálogo diversos sistemas automatizados y robotizados con amplias aplicaciones en la industria alimentaria. Entre los ejemplos que da esta empresa vale la pena destacar el sistema lineal modular ZP6 para la manipulación, carga y descarga de botellas de vino y espumosos. El sistema tiene una longitud de 10 metros y está instalado en una estructura rígida, para disminuir las vibraciones. Gracias a su capacidad de carga de 600 k, puede mover 130 botellas por ciclo, aumentando el ritmo de producción de forma notable.
El sistema gantryRobot-5 para paletización cuenta con 4 ejes y una capacidad de entre 25 y 2.500 k. Permite un mejor manejo de las cargas en el almacén y reduce el espacio necesario para realizar estas labores, lo que permite a la empresa destinar el área disponible para otros usos.
El sistema Linear Technology-4 ha sido utilizado para manipular quesos durante su maduración. Aunque el ambiente en el que trabaja, para rotar los quesos y limpiarlos de forma individual, es húmedo y con un alto contenido en sal, los materiales, engranajes y acabados utilizados en su fabricación fueron escogidos cuidadosamente para que no se estropeen.

Envasado y pick & place de Ishida
Representada en España por CIMA, Ishida ofrece un sistema para envasar bandejas en cajas y contenedores (del tipo eurocrate, homologado), con una velocidad de hasta 150 recipientes por minuto. Este sistema, IPS, fue diseñado para manipular platos preparados, carne, productos del mar, ensaladas, frutas o confitería, entre otros.
El sistema trabaja mediante el movimiento individual de cada una de las bandejas, lo que simplifica la introducción de las mismas en la máquina, aumentando la precisión durante el proceso de pick & place. Los robots del sistema, que tienen muy poco margen de inercia, aceleran o ralentizan los movimientos con mucha rapidez y eficacia. El IPS vigila constantemente, de forma óptica, cada una de las bandejas mientras éstas son rellenadas y apiladas en los contenedores.
Dada la flexibilidad en la operación, a la hora de meter los productos en los eurocrates, cada “capa” de los mismos puede ser arreglada de forma distinta, de acuerdo con patrones preestablecidos de colación. Esto redunda en una mayor estabilidad de la pila.
La maquinaria puede ser operada de forma remota y tiene programas preinstalados así como garras fáciles de intercambiar, por lo que se puede usar para diversos artículos con una parada de apenas unos pocos minutos.

Una amplia gama de sistemas robóticos
Kuka Robots Ibérica ofrece una amplia gama de robots industriales y sistemas que cubren las clases de carga y los tipos de robots más habituales. Entre ellos destacan los robots de seis ejes de todos los tamaños, robots de paletizado, de pórtico, para sala blanca, máquinas de acero inoxidable, resistentes al calor o tipo scara.
Estos robots se fabrican en las versiones estándar, de consola y para cargas pesadas, todas ellas multifuncionales y versátiles, gracias a la posibilidad de montaje en el suelo o en el techo. La estructura modular de estos equipamientos facilita un cambio rápido y sin problemas, lo que permite llevar a cabo tareas distintas. Todos los robots funcionan con una acreditada plataforma de control de base PC, para hacer diagnóstico a distancia. Completan esta gama las aplicaciones adicionales para tareas específicas y las llamadas tecnologías transversales, que se basan en la interconexión inteligente de las unidades de control.
La oferta de productos de Kuka destaca por acatar una filosofía de sistema que es común a todas sus tecnologías, por su nivel de seguridad y porque en todos los sistemas se aplican dispositivos de manejo, de mantenimiento y de actualización uniformes.

Nuevos lanzamientosde Motoman
Motoman Robotics Ibérica ha realizados lanzamientos recientes de nuevos robots y sistemas de automatización para la industria alimentaria.
Uno de ellos es el robot MPK2 de cinco ejes, que proporciona un gran rendimiento para aplicaciones de manipulación de alimentos, picking y envasado, entre otras aplicaciones que requieren una alta velocidad, especialmente en ambientes donde la limpieza es un factor importante. El MPK2 está preparado con la protección IP67 y con un diseño de brazo hueco que permite la instalación interna de cableado y mangueras desde la base hasta la muñeca. Este robot de alta velocidad, con 2 k de carga útil en la muñeca, permite un aumento de la productividad con 133 picks/minuto.
Igualmente, dio a conocer una nueva gama de robots para paletizado, que se caracterizan por tener cuatro y/o cinco ejes controlados, con una carga útil de entre 50 hasta 800 k de peso. Su aceleración y velocidad de ejes hacen de estos robots capaces de cumplir con aplicaciones de logística y distribución.
En esta gama están los modelos MPK50 de alta velocidad y cuatro ejes, que ofrece un buen rendimiento para aplicaciones de packaging, paletizado y otras aplicaciones de manipulación. El MPK50 ofrece una gran área de trabajo con una rotación completa de 360 grados. También están el MPL80, con una carga útil de 80 k;  el MPL160, con una carga de 160 k, así como los MPL 500 y 800. Estas maquinarias destacan por su movimiento dinámico, aceleración y velocidad de rotación. Otro criterio importante es el mínimo espacio que requiere su instalación.
La líneas de suministro de los modelos MPL están guiados internamente (cuatro líneas de aire y 22 líneas de cableado eléctrico) hasta el eje de la muñeca, garantizando de esta manera la máxima vida útil de las mangueras. Además tienen un brazo hueco con un diámetro de 50 o 60 mm. Incluso en el caso del eje de la muñeca se evitan las colisiones con las líneas de alimentación externas. La serie MPL es controlada con el sistema de control de alto rendimiento DX100.
Los robots MPL pueden ser entregados opcionalmente con el paquete de software de paletizado, especialmente adaptado a las necesidades del cliente. El software puede ser instalado tanto en un PC como directamente en la consola de programación.

Skilled Robots, con altas cadencias
Euroimpianti, representada en España por CIMA, es poseedora de la marca Skilled, que tiene cuatro modelos de robot para paletizado con altas prestaciones.
El primero de ellos, el 304, es un aparato con mucha versatilidad por cuanto puede realizar trabajos de traslado de pequeños artículos, pick & place y paletizado de pequeños bultos. Cuenta con una capacidad de carga de hasta 40 k, un alcance de 2.091 mm y una cadencia de 40 ciclos por minuto.
El 603, por su parte, tiene una capacidad de 180 k, un alcance de 3,2 metros y un máximo de 5 movimientos por minuto. Es tan robusto que puede trabajar con temperaturas de hasta -30º C, lo que lo hace adecuado para grandes áreas operativas y cámaras de ultracongelado.
El Skilled 504 tiene un tope de carga de 120 k y un alcance de brazo de 2.150 mm, cuenta con cuatro ejes y es capaz de apilar palés hasta un alto de 2,5 metros. Su cadencia es de hasta 800 movimientos por hora.
El último modelo, el 604, es ideal para objetos de gran tamaño. Con su capacidad de carga de 400 k y su alcance de 3,2 metros, cuatro ejes y cadencia de hasta 800 ciclos por hora, es adecuado para salas de logística y depósito.

Robot-in-a-box, de Soco System
Soco System tiene una solución idónea para los procesos de paletización. El concepto se basa en el robot de pórtico estándar Soco System, una unidad compacta el paletizado en la línea de producción. El sistema viene equipado con un sistema de posicionamiento de palés, 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 gracias a ellos generar complicados diseños 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.

Equipos Stäubli para la industria alimentaria
La empresa Stäubli cuenta con diversas soluciones basadas en la capacidad de carga de sus brazos, o en el entorno en el cual se van a utilizar, como es el caso de salas blancas o espacios en los cuales el ambiente pueda tener una alta carga de humedad o residuos. La gama incluye brazos de 4 a 6 ejes con capacidades de entre 0,5 y 250 k y alcances que van desde 200 mm a 3,2 metros.
Es por ello que, en el diseño de los mismos, se ha tomado en cuenta la facilidad de limpieza de los robots, minimizar aquellas áreas en las que pudiesen acumularse partículas y que las conexiones para su uso estuviesen del todo protegidas.
La velocidad es también un factor de importancia, sobre todo en líneas de manipulación, corte y envasado de alimentos. De ahí que sus sistemas son capaces de manipular hasta 850 k de embutidos por hora, lonchear quesos por ultrasonido (hasta cinco toneladas por turno), o embolsar quesos rallados con detectores de metales incorporados y sistemas de pesado para garantizar el contenido por unidad.
Esta empresa tiene también robots para fabricar sachets de salsas y ubicarlos en los contenedores, cortar quesos en porciones (12.000 unidades por hora) y envasarlos al momento.
En cuanto a las labores de paletizado, ofrece líneas con cinco robots con capacidad de 1 a 15 k y con cadencias de hasta 27 cajas (en 60 formatos de tamaño diferentes) por minuto. La línea puede identificar al momento las cargas y controla de manera completa el proceso.

Robots cartesianos y de seis ejes, de Toshiba Machine

TM Robotics (representada en España  por Maser Robotics) lanzó recientemente en Europa el robot TV800 EZCell de Toshiba Machine, el primero de seis ejes fabricado por esta empresa para aplicaciones de pick & place. Con este nuevo aparato, esta empresa aumenta su gama de productos pues ya tiene en su catálogo con robots scara y cartesianos.
Este modelo tiene un brazo con alcance de 892 mm y una velocidad máxima de 8,06 metros por segundo. Su ciclo completo lo realiza en un tiempo estimado entre 0,4 y 0,5 segundos, una repetibilidad de ± 0,02 mm y una capacidad de carga de 5 k. Se controla mediante el controlador TS3100, programado en Scol (un lenguaje similar al Basic). Este robot utiliza un sistema de detección de posición absoluta, con un motor AC.

 

Publicado en el número 67 de la revista Tecnifood

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