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Robots pick & place, innovación y necesidad

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La robótica es quizás uno de los sectores que más ha facilitado los procesos de producción de los demás agentes de la industria. Las empresas que los fabrican invierten grandes sumas de dinero en sus departamentos I+D+i para ofrecer mejores máquinas, más rápidas, más eficientes y capaces de reducir la huella de carbono de quienes las utilizan. Los robots pick and place se han convertido en piezas imprescindibles de la industria alimentaria

La robótica es una de las piezas clave en la industria alimentaria. Los robots están diseñados para hacer la vida más fácil a aquellas empresas que los utilizan. En determinados procesos como, por ejemplo, el envasado de pequeños bombones o caramelos en una caja, se requiere un robot que sea rápido, preciso y que agilice el proceso de producción. Además, se busca que sea eficiente respecto al consumo energético y además, sostenible con el medio ambiente.
Son muchos los fabricantes de robots que trabajan en la reducción de la huella de carbono, por un lado, la de sus propios procesos de producción, y por otro la de su producto cuando éste está implementado en otra compañía. Esta tendencia de las empresas a reducir la huella de carbono no responde sólo a exigencias o necesidades ecológicas, sino también a la reducción de costes de los diferentes procesos. 
Además de para manipular alimentos, este tipo de robots se emplean para el paletizado de productos una vez que éstos han sido envasados. Para este tipo de tareas es necesario utilizar máquinas más complejas que resistan más peso.
La limpieza y la seguridad alimentaria también están muy presentes en el día a día de las compañías expertas en robótica. Es muy importante que los robots pasen todos los controles de seguridad, que garanticen que el alimento no sufre ningún tipo de alteración al ser manipulado y que se garantiza la higiene al máximo en el proceso de manipulado. Debido a esto, no es difícil encontrar este tipo de robots en las denominadas “salas blancas”.
Además, en la industria alimentaria se emplean todo tipo de robots para las labores más varidas que podamos imaginar. Así, podemos encontrarlos fileteando carne, manipulando productos delicados como pan tostado o galletas e incluso productos delicados de bollería y confitería.
Actualmente, los expertos del sector aseguran que estamos viviendo una reducción del ciclo de vida de los productos. Se ha hecho muy necesario sorprender, reinventar y ampliar las gamas de productos, un hecho que ha obligado a los fabricantes a ser más flexibles en la producción y más ágiles a la hora de lanzar nuevos productos al mercado.

Picking de alta velocidad
La característica principal y esencial en robots que vayan a realizar aplicaciones de pick and place es la velocidad. Muchas compañías ofrecen varios robots para aplicaciones de este tipo, el modelo siempre dependerá del producto a manipular, su volumen, peso y también, el área de trabajo para tener en cuenta el alcance, etc.
 Fanuc Robotics es una destacada compañía con más de 230.000 unidades instaladas en todo el mundo. Su capacidad de producción aumenta constantemente y actualmente llega a 3.000 robots por mes. Junto a sus partners integradores, Fanuc Robotics ofrece una gama de soluciones avanzadas para acelerar las operaciones de final de línea.
Para cargas y volúmenes pequeños disponen de la novedosa serie Delta, el M-1iA y M-3iA ambos de 4 ó 6 ejes. El M-1iA está diseñado para la manipulación a alta velocidad de componentes electrónicos y pequeños dispositivos mecánicos, con una capacidad de carga de 0,5 k y un alcance de 280 mm de diámetro y 100 mm de altura.
El M-3iA también es un robot especializado en aplicaciones de picking de alta velocidad con una capacidad de carga de 6 k, un alcance de 1.350 mm de diámetro y 500 mm de altura y también está disponible la opción para alimentación.
La serie de robots M-430iA de alta velocidad está diseñada específicamente para la industria de la alimentación y farmacéutica. Para el sector de la alimentación la compañía ofrece dos modelos, el  M-430iA/4FH y el M-430iA/2PH, de 5 y 6 ejes, 6 k de capacidad de carga y un alcance máximo de 900 mm.
Esta serie de robots alcanza 120 ciclos por minuto con una carga de 1 k y 100 cpm con una capacidad de carga de 2 kg. Además, estas máquinas cumplen estrictos requisitos de limpieza y tiene una superficie exterior lisa sin áreas que acumulen contaminación.
Por otro lado, la serie de robots LR Mate 200iC ofrece los modelos más pequeños de la gama de productos de Fanuc Robotics, con una capacidad de carga de 5 k, y un alcance máximo de 892 mm. Estas máquinas “son ideales para aplicaciones rápidas y precisas en cualquier entorno. Están disponibles en siete versiones diferentes de 5 y 6 ejes”, señalan fuentes de la compañía.
Trabajando con un carga de 1k, el robot supera el test industrial standard (25 mm hacia arriba, 300mm en horizontal, 25 mm hacia abajo) en 0,49 segundos, consiguiendo 120 ciclos por minuto, ofreciendo una velocidad óptima para picking y envasado de alta velocidad.
El M-10iA es la evolución de la serie M-6iB, combina el mejor alcance de su clase (1.420 mm) con una capacidad de carga de 10 k (4 k más que su antecesor) y es el robot idóneo para aplicaciones de pick and place, alimentación de máquinas o manipulación, entre otras.
Por su parte, el M-10iA se caracteriza por un rango de movimiento compacto con una pequeña base y una baja altura, además de un brazo delgado que le permite acceder a espacios estrechos. “Este robot es capaz de  aumentar la productividad un 15% a diferencia de su predecesor, gracias a su  incremento en el rendimiento de aceleración, de 0,84 seg a 0,72 seg”, aseguran fuentes de la compañía.

La precisión del envasado
Los robots M420iA de Fanuc están especialmente diseñados para aplicaciones de manipulación y packaging de alta velocidad. El M-420iA tiene 4 ejes con una capacidad de carga máxima de 40 k y un alcance de 1.855mm, al igual que el M-421iA pero con 2 ejes y una capacidad de carga de 50 k. Ambos robots se montan en el suelo.
A su vez, la serie M-710iC está diseñada para manipular cargas medias de entre 20 a 70 k, su muñeca estrecha y un brazo rígido lo hace adecuado para una amplia variedad de aplicaciones. Está disponible en 4 modelos diferentes todos ellos con 6 ejes, el M-710iC/70 es el que posee la capacidad de carga más alta, 70 k y el M-710iC/20L en el tienen el brazo más largo con un alcance de 3.110 mm.
Uno de estos modelos, el M-710iC/50 posee una capacidad de carga de 50 k y es muy adecuado para aplicaciones de manipulación de material y paletizado, entre otras. Combinando largo alcance con un brazo mecánico preciso, el robot ofrece una capacidad de carga de 50 k, consiguiendo la mejor capacidad de manipulado.
El M-710iC/50S se caracteriza por un rango de movimiento compacto con una pequeña base y una baja altura, manteniendo la misma capacidad de carga de 50 k. Este diseño lo hace adecuado para el suministro de piezas pesadas a una maquina herramienta próxima.
Existe otra serie, la M-710iC, que se caracteriza  por un abundante abanico de opciones inteligentes únicas de los robots Fanuc, incluyendo la toma de piezas de un contenedor mediante sensores de visión y la inserción automática de piezas mecánicas mediante sensores de fuerza. Estas características de robot inteligente lo convierten en la mejor elección para automatizar un amplio rango de procesos de manufacturación en la planta de producción. “El robot posee una aumentada capacidad de la muñeca que proporciona una mejora en su capacidad de manipulado”.

Potentes robots para el paletizado
La compañía también ha lanzado recientemente, un nuevo robot especialmente diseñado para aplicaciones de paletizado, el M-410iB/140H. “Para aplicaciones pesadas de paletizado y de carga/descarga tenemos M-410iB/700, capaz de soportar hasta 700 k de peso”.
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 aumenta la durabilidad del mismo, ya que es más corto y no interfiere con los elementos de la garra o las piezas. 
Como todos los predecesores de la serie, el M-410iB/700 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 y además la muñeca del robot permite manipular piezas con grandes inercias de trabajo hasta 490 k.
“Toda la serie 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”, destacan desde la compañía.
La compañía también dispone de una serie, la R-2000iB que cabe destacar porque son los robots más vendidos del mundo. Tienen una alta capacidad de carga desde 100 a 210 k y un alcance de 1.429 a 3.500 mm que les convierten en la solución perfecta para múltiples aplicaciones como manipulación, paletizado, carga y descarga, entre otras.
Esta serie tiene la capacidad de manipular grandes piezas y cargas pesadas a alta velocidad proporcionando un alto rendimiento. Todos los modelos se montan en el suelo con la posibilidad de trabajar volteados, reduciendo el tiempo de ciclo y permitiendo a los robots trabajar uno cerca de otro. El R-2000iB está disponible en 12 modelos diferentes dependiendo de la capacidad de carga, alcance y aplicación necesaria.
“Nuestro R-2000iB/100H es una versión de cinco ejes diseñado para aplicaciones de paletizado. Ofrece una alta velocidad en los ejes principales y en la muñeca, una rápida rotación de las piezas y además, el quinto eje permite dejadas en palés inclinados y rotar las piezas en cualquier dirección, con lo que es ideal para paletizados complejos con tiempos de ciclo rápidos”, explican fuentes de la compañía.
Algunos modelos de la serie pueden ir equipados con paquetes opcionales: uno para entornos duros, en la que la estructura principal del robot está protegida contra el polvo y el agua, y otra opción es el paquete energético para soldadura, donde la muñeca es pequeña, tiene un corto tiempo de ciclo y posibilidades de retrofit.
La serie M-900iA (260-700 k) posee una altísima capacidad de carga con la mayor inercia en la muñeca, consta de 6 ejes y está diseñada para manipulación muy pesada, paletización de capas completas o múltiples piezas (de 260 a 700 k). 

Cima, experiencia e innovación
Las principales funciones de los robots, según la empresa Cima, especializada en este tipo de máquinas, son “las de recogida de un producto en un punto determinado y  ponerlo en el lugar adecuado y predeterminado con absoluta precisión. Esto sirve indistintamente para encajado, paletizado, sistemas de alimentación, etc. Los tipos de robots existentes más habituales, son los de dos ejes, cuatro ejes, los antropomórficos y los tipo Delta”.
Recientemente la compañía ha presentado un sistema de robots delta múltiple con cámara de visión y un sólo comandamiento. Sus esfuerzos se centran en los sistemas Delta que “ofrece muchas ventajas y una velocidad muy interesante”.
Cima trabaja para importantes empresas del sector alimentario como Kraft, Nutrexpa, Nestlé o General Mills, entre otras muchas. De este modo, sus equipos son empleados en diferentes sectores como el de confitería, snacks, cárnicos, vegetales, panadería, etc.
Respecto a cómo la actual crisis económica ha afectado a su empresa, aseguran que “la crisis y la competencia han hecho que se invierta más en I +D+i para tener efectos diferenciales con la competencia y situarte en buena posición de cara a la recuperación, que esperamos se produzca”.
La compañía representa en España a diferentes empresas del sector como Skilled, Cama Group, Effytec, Ishida, Imaforni y Pavan, entre otras.

Soco System, eficacia y tradición
Soco System lleva más de 45 años ofreciendo a sus clientes todo tipo de soluciones para sus procesos de paletización. La experiencia obtenida a lo largo de los años ha reforzado su imagen en el mercado y sus productos cuentan con la confianza del sector.
Uno de los robots que comercializa la compañía, Robokid, cuenta con un brazo articulado que ofrece múltiples posibilidades de paletizado y despaletizado; colocación; llenado; picking; agrupado y posicionado. Existen diferentes posibilidades de cabezales para el robot. Los cabezales pueden trabajar con 2 a 6 ejes, en función de la versión que solicite y necesite cada cliente.
Este robot que ofrece Soco System es de muy fácil programación para nuevos trabajos. La optimización de los softwares Cape® y Codebox® crea las coordenadas que sean necesarias, de tal manera que los operarios pueden manipular el sistema y seguir todo el proceso mediante la pantalla táctil y abriendo el interface de usuario.
La versión de dos ejes ofrece una de las funciones más simples de pick and place, adaptable a numerosos trabajos de colocación de productos en el interior de diferentes envases como bandejas y cajas.  
Las demás versiones de 3, 4, 5, y 6 ejes amplían las posibilidades permitiendo girar o cruzar productos sobre hileras y solventar diferentes trabajos de posicionamiento y colocación.

Robots Delta, innovación y versatilidad
Desde la compañía Bosch Packaging Technology, dedicada a las soluciones de proceso y packaging, tratan de acercarnos a las bondades de los denominados robots Delta, empleados para infinidad de tareas, incluídas las de pick and place.
Durante las dos décadas transcurridas desde la invención de los robots Delta en la Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne (EPFL), la tecnología fue refinada laboriosamente para responder a las necesidades de los fabricantes de alimentos envasados. Estas células robotizadas delicadas para el pick and place permiten envasar casi cualquier tipo de alimento con velocidad inigualable, precisión, flexibilidad y excelente relación coste/eficacia.
La idea original parecía sencilla: construir robots con brazos ágiles y ligeros que pueden trabajar a velocidades más altas que los robots tradicionales que son más pesados. Aligerando el peso de los brazos (en gran parte, trasladando los actuadores y mecanismos de transmisión pesados fuera de los segmentos de articulación) y permitiéndoles moverse más libremente, Bosch Packaging Technology (antes conocida como Demaurex) desarrolló un modelo que actualmente es imitado en todo el mundo.
En el competitivo mercado del envasado de alimentos, la tecnología del robot Delta puede ayudar a resolver el problema omnipresente del procesamiento de productos delicados a altas velocidades, sin afectar su calidad. También ofrece una mayor flexibilidad a los fabricantes que así pueden atender los hábitos de compra en constante evolución de los consumidores modernos.
Fuentes de la compañía explican que “es obvio que las demandas de los consumidores ejercen una fuerte presión sobre las compañías para incrementar la eficiencia productiva”. Considerando el comportamiento actual del consumidor, podemos identificar con cierta seguridad las siguientes necesidades en la producción de alimentos:
_Reducir el precio unitario sin sacrificar la calidad, mejorando la competitividad y disminuyendo  en consecuencia el precio al por menor.
_Trabajar con velocidades más altas, aumentando la productividad y reduciendo el plazo de comercialización.
_Mejorar la flexibilidad, para probar nuevas líneas de productos e implementarlas fácilmente.
_Continuar con la innovación, contribuyendo a la calidad, higiene, eficiencia energética, sostenibilidad e imagen de la marca.
Desde Bosch Packaging comentan que los robots Delta “satisfacen ampliamente todas estas necesidades de producción”. Las líneas de envasado pueden revolucionarse completamente incorporando celdas robotizadas de ejes paralelos tecnológicamente avanzadas, flexibles y con excelente relación coste/eficiencia. El Delta no es el único robot de envasado disponible para los fabricantes de alimentos, aunque esta tecnología posee una ventaja clara en dos áreas fundamentales: velocidad y flexibilidad. 
Los robots Delta son extraordinariamente rápidos. Una combinación de robots son capaces de trabajar juntos accionados por un controlador Delta, realizando, cada uno, hasta 150 ciclos por minuto, y son capaces de manipular 250 productos por minuto. Los brazos del robot, similares a un trípode invertido, están fijados a una base fija en la parte superior, y unidos en paralelo al punto de transmisión. Por lo tanto, el brazo es capaz de moverse con gran fluidez, puesto que su estructura poligonal se altera con cada movimiento de la articulación. Esta característica aumenta en gran medida la producción de la línea de envasado.  
La velocidad también es esencial para ofrecer flexibilidad a los clientes. El sistema Delta se caracteriza por tiempos de cambio sumamente veloces y puede desmontarse y montarse en pocos minutos. Por ejemplo, los grupos de cambio de formato, sin herramientas, integrados en el Paloma D2 de Bosch fueron diseñados para resultar lo más intuitivos posible.
Del mismo modo, el sistema guiado mediante visión de la compañía Gemini 3 permite que los fabricantes cambien de productos o configuración con un esfuerzo mínimo, reduciendo los tiempos de parada. Los sistemas de simulación Bosch también permiten que los fabricantes observen un entorno de  producción virtual sin hacer pasar el producto físicamente por la línea. De este modo, ofrece a los clientes el tiempo necesario para prepararse sin necesidad de detener la instalación y les proporciona la flexibilidad para realizar el cambio sin costes innecesarios. Los sistemas de robot de la competencia no pueden ofrecer dicha ventaja.
La velocidad de desenfoque del Delta y su flexibilidad se acompañan con una precisión puntual, higiene y fuerza de la célula. El brazo recoge una unidad a la vez con extrema precisión, mientras que el controlador central monitoriza el proceso para detectar las irregularidades, por ejemplo el chocolate depositado al revés.
El diseño de los robots permite una gran facilidad de limpieza, asimismo, ningún robot Delta necesita aceite ni grasa. Otra ventaja es su ligereza, el resultado de los materiales compuestos ligeros que forman el brazo del robot , por lo que la célula es muy fácil de transportar e instalar.
No hay que considerar la ligereza como un indicador de fragilidad, los brazos Delta, el mecanismo de piñón y cremallera y los elementos terminales fueron optimizados para ofrecer robustez y duración. Además, los robots Delta fueron diseñados para lograr los niveles más altos de rendimiento utilizando la cantidad de energía más baja posible.

La tecnología Delta en la práctica
Bosch aspira a desarrollar los robots Delta de manera que respondan exactamente a las necesidades personalizadas de sus clientes. Hasta hace dos años, Bosch poseía una licencia exclusiva para la tecnología Delta Robot de EPFL. Por consiguiente, mientras la competencia está ahora tratando de seguir sus pasos, Bosch lleva una ventaja de veinte años en términos de experiencia en el mercado y en la automatización.
La compañía ha utilizado esta experiencia en el desarrollo de las células robotizadas delta, tal como la C33, la Paloma D2, y el programa de visualización y simulación Gemini 3. La gama de soluciones Delta de Bosch satisfacen una gran variedad de especificaciones técnicas y son compatibles con una cantidad de alimentos diferentes. Por ejemplo, el cargador frontal Paloma D2 es ideal para alimentos frescos, congelados, refrigerados o congelados, mientras que el C33 es mejor para los productos delicados, como las galletas. La gama Bosch manipula una variedad de envoltorios, bolsas, paquetes termoformados, cajas y bandejas de diseño sostenible, con resultados igualmente altos.
En un proyecto reciente, la robótica Delta ha transformado la línea de envasado de una gran panadería francesa que produce un amplio surtido de productos. Antes, la panadería contaba con un sistema robotizado tradicional con alimentación mecánica que requería líneas específicas para cada producto y cambios largos. Ahora, con la tecnología Delta, la panadería es capaz de conmutar automáticamente sin intervención manual. De esta manera, se ha facilitado el proceso de envasado para el personal y la panadería ha logrado niveles de eficiencia que antes eran inalcanzables.
En las líneas modernas para el envasado de alimentos cada segundo cuenta. La competitividad de los mercados en recesión hace imposible, o al menos  insensato, que los fabricantes se queden dormidos. Los robots Delta dejan atrás a los sistemas de la competencia por el valor que procuran. Para las necesidades de envasado de alimentos, Bosch Packaging Technology aprovecha la riqueza de su experiencia para mirar al futuro, y continuar desarrollando una tecnología que permita a los fabricantes alcanzar su verdadera eficacia.

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