Aplicaciones roboticas

A lo largo de la evolución de la manufactura, la automatización ha desempeñado un papel crucial en la mejora de la eficiencia, la calidad y la seguridad en los procesos productivos. Dentro de este contexto, los robots industriales se han consolidado como herramientas fundamentales, transformando radicalmente la manera en que se llevan a cabo numerosas tareas. Desde sus primeras implementaciones, los robots han demostrado su capacidad para optimizar costos y tiempos en la fabricación y manipulación de piezas. Actualmente, su uso es frecuente en una amplia gama de procesos industriales, destacando especialmente su presencia en el sector automovilístico.

Los robots industriales se emplean para facilitar el trabajo al ser humano en la creación y preparación de diversas piezas, en particular aquellas de grandes dimensiones. Existe una vasta gama de aplicaciones industriales para los robots, que incluyen soldadura, pintura, empaquetado, paletización, entre muchas otras. En este capítulo, exploraremos en detalle las aplicaciones más frecuentes de los robots en la industria, analizando los sectores en los que se aplican y las características específicas de los robots utilizados en cada caso.

Clasificación de los Robots Industriales

Para comprender mejor la diversidad de aplicaciones de los robots industriales, es esencial conocer su clasificación. La IFR (Federación Internacional de la Robótica) es la entidad encargada de clasificar a los robots industriales. Los robots industriales actuales se encuentran mayormente insertados en el sector de manipulación, con aplicaciones en áreas como fundición, moldeo, soldadura y paletización.

Los robots industriales pueden clasificarse según diversos criterios, incluyendo los procesos de mecanización, montaje y corte. Dentro de esta clasificación encontramos aplicaciones como el corte mecánico, rectificado, desbarbado y pulido, la descarga de máquinas, el montaje mecánico (unión por adhesivos, unión por soldadura, manipulación para montaje), y el corte por chorro de agua. Adicionalmente, se consideran procesos donde los robots se utilizan para la manipulación de material y en el ámbito educativo, abarcando la manipulación en moldeo de plásticos, en tratamientos térmicos, en la forja y estampación, la manipulación de materiales, la paletización, y su uso en formación, enseñanza e investigación.

Aplicaciones Industriales Detalladas

Trabajos en Fundición

El primer proceso robotizado en la historia, ocurrido en 1960, fue un proceso de fundición inyectada. Este proceso consiste en la inyección de material líquido en un molde. Una vez que la pieza se solidifica, se extrae y se le realizan los retoques finales. En este contexto, el robot industrial puede llevar a cabo tres tipos de tareas fundamentales: extracción, limpieza y colocación. Los robots utilizados en fundición suelen manejar cargas medias/altas, no requieren una alta precisión, tienen un campo de acción grande y presentan una estructura polar y articular con un sistema de control sencillo.

Soldadura

El sector automovilístico ha sido pionero en la adopción de la robótica, y la soldadura es una de las tareas más demandadas en la fabricación de automóviles. La soldadura consiste en unir dos piezas metálicas mediante la fusión de uno o varios puntos. La soldadura por puntos implica pasar una corriente elevada a través de dos electrodos que sujetan las piezas a unir. También se utiliza la soldadura por arco, donde se une mediante un material fundido procedente de un electrodo, generado por un arco eléctrico. Para estas dos aplicaciones, se emplean robots con distintas características. Para la soldadura por puntos se requiere una capacidad de carga de 50-100 kg y un control punto a punto con 5 o 6 grados de libertad. En la soldadura por arco, los robots no precisan gran capacidad de carga, pero sí un amplio campo de acción y un control de trayectoria continua con 5 o 6 grados de libertad. En ocasiones, para soldar piezas de grandes superficies, el robot se instala de forma suspendida.

Pintura

El acabado de piezas mediante la pintura es un proceso ampliamente utilizado en industrias como la automovilística, la de electrodomésticos y la del mueble. Se realiza mediante una pistola que mezcla aire y pintura, aplicándose sobre la superficie. Para asegurar una distribución homogénea, se deben establecer parámetros como la distancia entre pieza y pistola, la velocidad y el número de pasadas. Los robots para pintura suelen tener una estructura articular, 6 o más grados de libertad, protecciones especiales y, a menudo, accionamientos hidráulicos.

Aplicación de Adhesivos y Sellantes

En el sector automovilístico, los robots también se utilizan para la aplicación de sellantes o adhesivos en elementos como ventanas y parabrisas. El proceso implica que el robot, mediante una pistola en su extremo, aplica material líquido en la zona programada. Los robots utilizados en esta aplicación presentan características específicas.

Alimentación de Máquinas

La introducción de robots en la carga y descarga de máquinas como hornos, prensas o estampadoras se debe a la peligrosidad inherente a estas tareas. El robot controla la máquina, evitando riesgos para los operarios. Los robots para esta aplicación suelen ser de tipo articular.

Procesado

En los procesos de mecanizado, la presencia de robots ha significado una gran ventaja, permitiendo la obtención de piezas mecánicas complejas. Las funciones del robot incluyen coger y soltar piezas, e incluso cargar el alimentador automático de herramientas de la máquina de mecanizado. En operaciones de retirada de rebabas (desbarbado) o pulimento, el robot coloca la pieza frente a las herramientas, que deben seguir el contorno de la pieza con alta precisión para lograr el mejor resultado. Los robots utilizados en procesado se caracterizan por una trayectoria de alta precisión, buen control de velocidad y adaptación continua.

Corte

El corte de piezas es un proceso común en la industria, y la utilización de robots para esta función es fundamental. El robot se programa inicialmente en un software CAD para realizar el corte. Los cortes más utilizados industrialmente son por láser, oxicorte, chorro de agua y plasma, seleccionándose la técnica según el material a cortar. La técnica de corte por chorro de agua destaca por sus prestaciones. Los robots para corte suelen tener un rango de acción de 1 a 3 metros y alta precisión.

Montaje

Las operaciones de montaje, que antes eran complejas, han experimentado una gran mejora gracias a la introducción de robots, permitiendo incluso modificar productos con costos mínimos. Los robots más utilizados en montaje son los SCARA, cartesianos y articulares. Los robots empleados en estos procesos se caracterizan por una buena repetitividad.

Paletización

La paletización es el proceso de colocar piezas sobre un palé para su almacenamiento. Es una tarea lenta para un ser humano, pero con un robot se realiza rápidamente. El robot coloca las piezas en posiciones determinadas sobre el palé, que luego es transportado al almacén. Suelen ser piezas de gran tamaño y peso. Los robots de paletización tienen una alta capacidad de carga (10 a 100 kg), gran tamaño y buen control y precisión de velocidad. Las tareas de pick & place son similares a la paletización, pero involucran piezas de menor tamaño.

Control de Calidad

Todo producto final debe pasar un control de calidad. Los robots también se han introducido en este campo, pudiendo realizar la inspección de piezas. Este proceso implica el uso de un palpador en el extremo del robot, que toca diferentes puntos de la pieza para verificar sus dimensiones. El robot también puede transportar la pieza a la instrumentación de control o clasificar las piezas según su validez. No existe un robot con características específicas para el control de calidad, aunque se utilizan robots articulares y, especialmente, cartesianos debido a su alta precisión.

Manipulación en Salas Blancas

En industrias como la farmacéutica, se requieren salas blancas con un ambiente muy limpio y controlado para evitar la contaminación de los productos. En estas salas, los robots son los encargados de realizar tareas de manipulación como abrir probetas o girarlas, evitando la necesidad de que los operarios entren con trajes especiales. Los robots utilizados en salas blancas deben tener características específicas.