Los complementos imprescindibles que regalan la máxima eficiencia a los robots colaborativo

Los robots colaborativos son uno de los habilitadores prometidos en la nueva era 4.0. La posibilidad de trabajar en entornos colaborativos junto con humanos les habilitan para múltiples y nuevas aplicaciones industriales, logísticas o, incluso, domésticas. Pero un robot no es nada sin garras, manos, ventosas, útiles o elementos que sean capaces de manipular cualquier tipo de herramienta u objeto. El mercado de este tipo de equipos con elementos de sujeción adaptados a los fabricantes de este tipo de robots, crece fuertemente sumando tecnologías muy diversas e ingeniosas. En AeI preguntamos por estos elementos a diferentes líderes en este tipo de soluciones.

Comenzamos este análisis preguntando a los diferentes expertos sobre qué tipo de soluciones comercializan desde su empresa para la manipulación en robots colaborativos. Y, Mathieu Renaud, Director Comercial de Gimatic Iberia SL, responde:

• Gimatic Iberia diseña y comercializa COBOTOOLs, denominación de la gama de herramientas / EOATs dedicadas al mundo colaborativo:
• El amplio y diverso abanico de soluciones de manipulación colaborativa ofrecido desde hace ya varios años por Gimatic Iberia, nos sitúa como actor pionero en este sector - mercado.
• Estos Cobotools pueden ser componentes estándar, cuya concepción está adaptada a entornos y aplicaciones colaborativas, o bien soluciones a medida desarrolladas por Gimatic Iberia que responden a las necesidades especificas de la aplicación, aunque siempre basadas en componentes comerciales.
• Las numerosas tecnologías empleadas en nuestras soluciones incluyen, por ejemplo, pinzas neumáticas (paralelas, angulares, expansivas, de agujas, etc.), pinzas mecatrónicas, vacuum grippers, foam grippers, soft grippers o pinzas magnéticas.

Por su parte, Enrique Palomeque, Area Sales Manager Spain, Portugal, Israel & Greece de OnRobot, explica que la compañía fabrica una amplia variedad de manipuladores para robots colaborativos: “Tenemos pinzas de agarre de 2 y 3 dedos (2FG7, RG2, RG6 y 3FG15), pinzas de agarre suave (Soft Grippers) para manipulación de objetos delicados y que son idóneas para la manipulación de alimentos. También fabricamos garras de vacío (VGC10, VG10 y VGP20) que son utilizadas principalmente para manipulación de cajas en aplicaciones de paletizado, manipulación de chapas en aplicaciones de plegado, entre otras, o tareas de Pick & Place. Además, para el sector del metal “disponemos de una pinza magnética (MG10) que permite manipular tubos o automatizar aplicaciones de apilado y desapilado de chapas, mientras que para aplicaciones de manipulación donde no sea posible utilizar dedos o tecnología de vacío, desarrollamos la tecnología Gecko, una garra que nos permite manipular piezas planas simplemente mediante el contacto mecánico (ideal para manipulación de PCB’s, cristal, células fotovoltaicas, etc…).

Por último, “nuestra última incorporación a la familia de garras es la 2FGP20, una pinza pensada para aplicaciones de paletizado, que puede manipular cajas de hasta 20 Kg con un gran rango de tamaños de caja diferentes. Con un sinfín de posibilidades de personalización, esta pinza puede ajustarse a cualquier necesidad de automatización, configurándose como una solución ideal para el paletizado de cajas de cartón pesadas, cajas abiertas y otros contenedores que no se pueden agarrar por vacío de la manera tradicional”.

“En Schunk, disponemos de la gama Plug & Work, para cubrir las necesidades de nuestros clientes a partir del último eje del robot, por ejemplo, cambios rápidos de herramienta para dotar de más flexibilidad al robot, sensores de fuerza para añadir el sentido del tacto al robot o nuestra extensa gama de pinzas eléctricas y neumáticas”, añade Marc Murtra, Sales Director Gripping Systems en Schunk, mientras que Juanjo Jubete, Especialista de producto en SMC, detalla que desde SMC “ofrecemos soluciones que permiten satisfacer las diferentes necesidades de aplicación de clientes y sectores industriales. Nuestras soluciones plug&play para cobots podemos clasificarlas en tres tecnologías de manipulación: vacío, magnética y pinzas”. Asimismo, todos sus ‘End Effectors’ integran los componentes de control necesarios y se comunican directamente con el software del robot, reduciendo así el tiempo de instalación y puesta en marcha. Además de estas soluciones de manipulación, “hemos desarrollado soluciones que permiten realizar limpieza técnica de piezas/componentes mediante la neutralización de la electricidad estática. Y, por último, pero no menos relevante, ofrecemos soluciones que permiten desplazar y posicionar el robot colaborativo mediante nuestros actuadores eléctricos (7º eje)”, concluye.

Tipo de fijación

Pero, ¿cómo es el tipo de fijación al brazo robótico? “Nuestras herramientas - CoboTools se pueden fijar directamente a la muñeca del robot o bien vía una interfaz de montaje (mecanizado o en impresión 3D Isotrópica) o mediante un sistema de cambio rápido”, responden desde Gimatic. Los cambios rápidos permiten conectar y desconectar de manera simple, rápida y con seguridad no sólo la herramienta de la muñeca del robot, sino también las conexiones existentes en él, como son las conexiones neumáticas, las de vacío, así como las eléctricas (señales y potencia). La compañía ofrece varias tipologías de cambios rápidos para el mundo colaborativo y robótico en general según sea el sistema de control para su apertura y cierre: fijación directa, cambios manuales, cambios automáticos de alimentación eléctricos (de 5 a 20Kgs) y cambios automáticos de alimentación neumática.

“Todas nuestras garras utilizan la misma interfaz mecánica de montaje en el robot: Quick Changer. De esta manera, estandarizamos la fijación a la muñeca del robot ahorrando tiempo y costes de montaje. Para aquellos robots de mayor tamaño disponemos de placas adaptadoras que hacen de interfaz entre el robot y nuestro Quick Changer”, nos desvelan desde OnRobot. Y añaden: “El Quick Changer nos permite montar cualquiera de nuestras herramientas haciendo un simple clic sobre él. Esto hace que la repetibilidad al cambiar de herramientas se mantenga y evitamos roturas de cables o pérdida de tiempo de utilización del robot”. Y en Schunk contestan que, para reducir costes de montaje en el acoplamiento de sus productos a los distintos modelos de robot, dispone de placas adaptadoras con los patrones ISO más utilizados. “También disponemos de productos especialmente diseñados para el montaje directo a las marcas más extendidas en el mercado de robots colaborativos como son Universal Robots, Fanuc, Doosan Robotics, Omron, Techman Robot, etc. “En función del fabricante del robot colaborativo al que tengamos que dotar del EoAT, el amarre al brazo robótico será diferente”, nos desvelan desde SMC, “si bien el amarre más extendido es el conforme a la ISO 9409-1-50-4-M6, desde SMC adaptamos nuestras soluciones plug&play a los diferentes fabricantes como Universal Robot, Omron&Techman, Mitsubishi, Yaskawa, Fanuc, Kawasaki, etc”.

Tipos de energía

Llegados a este punto, también nos preguntamos por el tipo de energías que se utilizan para el movimiento de este tipo de elementos. Mathieu Renaud lo tiene claro: “Empleamos diversas energías en función de la tipología del cambio empleado, vamos desde el cambio manual, en el que es el operario el que ha de llevar a cabo esta operativa a los cambios automáticos, que pueden usar el aire comprimido o la electricidad, como energías para realizar la apertura y cierre del mecanismo de fijación y conexionado”. Mientras, OnRobot apuesta por la energía limpia y todas sus herramientas son 100% eléctricas, incluidas las garras de vacío, que cuentan con bombas de vacío eléctricas en su interior, “por lo que no necesitamos un aporte externo de aire para hacer el vacío”.

Además del beneficio medioambiental, esto supone un gran ahorro para el usuario final, ya que la generación y utilización de aire comprimido supone un gran gasto anual para los fabricantes. “Al mismo tiempo evitamos tener que hacer una inversión en compresores y líneas de suministro de aire”, consideran desde la compañía.

“En nuestro portfolio, disponemos tanto de accesorios eléctricos como neumáticos para adaptarnos a la necesidad de nuestros clientes”, resume Marc Murtra, mientras que Juanjo Jubete nos explica que, actualmente, “los EoAT de SMC incorporan tecnología neumática y tecnología eléctrica”.

Cómo se conducen las señales-energías a la mano del robot

“Se emplean conectores específicos para cada tipo de señal que se requiera vehicular; disponemos de elementos de conexionado que nos permiten reconducir fluidos como el aire comprimido o el vacío, la energía hidráulica e, incluso, la refrigeración para herramientas de soldadura; también, por supuesto, señales digitales, analógicas, potencia o comunicaciones (buses de campo), pueden ser reconducidas a la herramienta desde la muñeca del robot”, responde a esta cuarta cuestión Renaud desde Gimatic; “estas señales en algún caso pueden ser recogidas desde el conector que el robot colaborativo acostumbra a colocar en su muñeca o en otros casos portados a través de sistemas de conexionado externo ad hoc para cada tipo de robot, lo que habitualmente se denominan paquetes de energía (hose packages o dresspacks). También disponemos de elementos que permiten dotar de plena libertad al robot durante su movimiento. Estos componentes facilitan el giro de la muñeca del robot incluso sin restricciones de ángulo, a modo de junta rotativa que vehicula las diferentes señales hasta la herramienta, evitando los problemas de rotura y enganche propios de los paquetes de energía enrollados en el 4- 5 eje del robot.

“Para trabajar con nuestras herramientas utilizamos únicamente un cable”, desvela Palomeque, “este cable sirve tanto para alimentar las herramientas como para transmitir la información hacia la garra y viceversa. Los protocolos que utilizamos para comunicación son Ethernet IP, Modbus TCP y disponemos también de la opción de conexión a través de E/S digitales”. “Disponemos de distintas soluciones para cada aplicación, utilizando nuestros cambios rápidos de herramienta, es posible realizar todo el cableado eléctrico y neumática hacia la parte robot del cambio y éste se encarga del paso de señales y alimentación neumática hacia el lado herramienta (por ejemplo, una pinza eléctrica), explica, por su parte Murtra. Y añade: “Para aquellos accesorios especialmente diseñados para ciertas marcas de robots, las conexiones están preparadas para una instalación fácil y directa”. Finalmente, Jubete afirma que todos los EoAT de SMC plug&play llevan el cableado eléctrico adaptado para que se pueda conectar directamente al conector eléctrico incorporado en la muñeca del cobot, en caso de que el robot colaborativo incorpore este conector eléctrico. En el caso del aire, habitualmente, se realiza externamente a una conexión instantánea.

Casos de uso

Ya concluyendo, lo último que nos queda por conocer son los casos de uso que habilitan el empleo de estas soluciones. “En nuestro caso, al ser Gimatic un especialista en manipulación, todas nuestras soluciones se concentran en tareas que implican ‘coger’ cosas, las aplicaciones son múltiples, muy variadas, aunque podemos enumerar las más habituales y frecuentes como Paletización, Pick & place, Bin Picking o Posicionamiento de piezas”, indica el director comercial de Gimatic Iberia. Por su parte, las herramientas OnRobot “son ideales para aplicaciones donde el usuario necesite tener total control de la posición de los dedos, la fuerza de presión y la velocidad de apertura y cierre”, explica Enrique Palomeque, “nuestras garras ofrecen la posibilidad de configurar todos estos parámetros independientemente y, además nos dan feedback de lo que está ocurriendo en la aplicación. Si hablamos de aplicaciones de manipulación por vacío, las herramientas OnRobot son perfectas para aplicaciones donde no se dispone de aire comprimido o donde se quiera conseguir un ahorro económico en la producción del mismo.

Las soluciones Schunk de cambios rápidos de herramienta añaden flexibilidad a la aplicación, según indican desde la compañía, reducen los tiempos de espera y costes en caso de necesidad de cambiar el end effector (por ejemplo, la pinza) debido a necesidades de producción o averías. “Nuestra gama de sensores de fuerza añade el tacto al robot, para evitar daños en colisiones, añadir sistemas de seguridad, para aplicaciones hápticas, etc. Schunk, como pionero en pinzas para aplicaciones colaborativas, dispone de productos certificados para trabajar en entornos colaborativos, facilitando en gran medida la certificación global de la aplicación”, concluye Marc Murtra. Y Juanjo Jubete, también finaliza explicando que cualquier tipo de manipulación es susceptible de ser realizada a través de los EoAT de SMC. Por ejemplo: manipulación sencilla de piezas en máquina herramienta, pick&place flexible en aplicaciones de envasado para la industria alimentaria, soluciones de etiquetado eficiente en la industria del packaging o manipulación precisa en Life Science. “Además de estas aplicaciones, ofrecemos otras soluciones para realizar limpieza técnica sobre piezas de compleja manipulación. A través de la gran diversidad de componentes que conforman nuestro catálogo de producto, podemos dar solución a prácticamente cualquier necesidad que se nos presente”.

 Págs. 44 a 47.