Entienda sus opciones en robots de múltiples ejes para moldeo por inyección

Al considerar la compra de un automóvil, un comprador podría cuestionar las ventajas de la tracción en las cuatro ruedas en comparación con tracción en dos ruedas, o si un modelo tiene más espacio para las piernas que otro. El comprador no está preguntando si un coche es mejor que otro, sino más bien se trata de determinar qué coche es más fácil de manejar en el hielo y la nieve o cual será más cómodo para una persona alta.

Es lo mismo cuando un moldeador de inyección pregunta acerca de las diferentes configuraciones del robot. Con tantas opciones disponibles para los moldeadores hoy, es importante entender los pros y los contras de cada diseño.

ROBOTS PARA MOLDEO POR INYECCIÓN

El robot cartesiano de 3 ejes (a veces llamado un robot de pórtico) es el caballo de batalla de la automatización de moldeo por inyección. A diferencia de los robots de brazo articulado de 6 ejes y dispositivos más simples como robots SCARA, que pueden utilizarse en casi cualquier aplicación industrial, los robots cartesianos se configuran principalmente para satisfacer las necesidades únicas de moldeo por inyección.

Los robots cartesianos reciben su nombre del filósofo y matemático francés René Descartes, que utilizó tres ejes básicos XYZ para definir el espacio tridimensional. Estos robots tienen todos un eje Z vertical que les permite alcanzar en el espacio entre las mitades del molde; un eje X que se define por la viga horizontal que normalmente se extiende desde un área por encima del molde a un punto fuera de la máquina; y un eje Y que mueve el brazo vertical en línea con la máquina para quitar las partes del molde o posicionarlas fuera de la zona de moldeo.

Si usted necesita un robot simplemente para remover una parte de la máquina de moldeo a fin de permitir un ciclo rápido y repetible, un robot de 3 ejes es probablemente todo lo que necesita. Es sólo cuando usted necesita pedir más del robot, como una manipulación adicional dentro del molde o fuera de la máquina, que usted requiere empezar a pensar en robots avanzados de 3, 5 o 6 ejes.

En el otro extremo del espectro, los robots articulados de 6 ejes tienen un brazo que es similar en muchos aspectos al brazo humano. Se puede girar alrededor de su base como el miembro humano gira en el hombro. Se puede doblar en el medio como un codo humano, y tiene una muñeca que puede girar y mover la mano en un arco hacia arriba y hacia abajo. Así, un brazo robot articulado puede agarrar un objeto en casi cualquier ángulo y en casi cualquier punto dentro de su alcance.

Algunos de los mismos movimientos se han construido en la muñeca del robot de 3 ejes mediante accionamiento neumático. Estos son lo Sepro llama las rotaciones R1 y R2 y mueven la muñeca de 0 ° a 90 ° o 0 ° a 180 ° sin paradas intermedias. Dependiendo de la cantidad de automatización adicional integrada, la adición de rotaciones muñeca neumáticas a simples robots de 3 ejes puede permitir que sean parte de sistemas automatizados bastante complejos, para operaciones de insertos, desbarbado, soldadura, o dispositivos de decoración, por ejemplo.

No se discuten aquí los robots de entrada lateral lineales, que son más limitados en alcance, sin un eje vertical Z y especializados exclusivamente para la remoción de partes con alta velocidad, con poca o ninguna manipulación adicional de las partes.
 

SERVO ROBOTS DE 5 EJES

Hoy en día, un robot completamente servo cartesiano de 5 ejes puede ofrecer muchas de las mismas capacidades de manipulación de piezas que un robot de 6 ejes de brazo articulado, pero lo hace en una configuración que será familiar para cualquiera que haya usado los robots de 3 ejes. El X, Y y Z son idénticos. Es la muñeca servo en el extremo del brazo vertical lo que hace la diferencia. Los movimientos R1 y R2 están disponibles, pero en lugar de tener que moverse a través de la totalidad de 0 ° a 90 ° o 0 ° a 180 °, la servo muñeca puede moverse a través de cualquier porción de esos arcos en cualquier momento, y los movimientos pueden ser ejecutados simultáneamente. De hecho, el robot puede mover en todos los 5 ejes en cualquier momento con un control completo.

El secreto está en los servomotores eléctricos. Bajo potencia neumática, se abre una válvula para permitir que la presión de aire mueva la muñeca, que continuará moviéndose hasta que alcanza un tope que cierra la válvula y corta la alimentación. Un motor servo, por otra parte, tiene un codificador de posición que reconoce exactamente donde está el eje de accionamiento en cualquier momento. El control del sistema es capaz de integrar las señales de posición de todos los servomotores en los 5 ejes para que sepa exactamente donde están la pinza y la parte en todo momento. Esto permite que el robot complete movimientos muy complicados con mucha precisión y repetibilidad perfecta.

Si usted tiene una pieza compleja que no puede ser expulsada del núcleo en una línea recta, o si usted tiene un espacio limitado entre las mitades de molde o tirantes, puede ser necesario girar una parte antes de que pueda ser levantada fuera de la máquina. La servo muñeca es capaz de hacer esos movimientos de varios ejes de la misma manera que la mano del hombre y la muñeca lo harían, pero con mucha mayor rapidez y precisión.

Una vez que la parte está fuera del molde, puede ser necesario llevar a cabo operaciones secundarias, como la aplicación de pegamento, ensamble, o flameo para eliminar rebabas. Sin soltar la pieza, el robot de 5 ejes se puede moverse con precisión hacia una fuente de llama estacionaria o un cabezal de pegamento. Esto es mucho más eficiente que tener un operador humano para realizar estas funciones o colocar la parte en un accesorio de manera que algún otro sistema de automatización pueda ejecutar las operaciones secundarias.

Los robots cartesianos de 5 ejes servo accionados de hoy tienen la ventaja de mayor velocidad de entrada para tiempos de ciclo más cortos, así como la flexibilidad dentro y fuera del molde de un robot de brazo articulado. Por lo tanto, los robots de 5 ejes pueden realizar muchas de las complejas tareas de manipulación de partes históricamente asignadas a unidades de brazo articulado de 6 ejes.
 

ROBOTS DE BRAZO ARTICULADO DE 6 EJES

Una de las principales preocupaciones sobre el uso de robots de brazo articulado en el moldeo por inyección ha sido siempre la complejidad de sus sistemas de programación y control. Incluso el movimiento lineal de un robot de brazo articulado requiere la coordinación de diferentes juntas articuladas. Algunos moldeadores sienten que necesitan personal especialmente capacitado para manejar la programación y el mantenimiento de estos robots.

Eso ya no es un obstáculo. Algunos proveedores-Sepro entre ellos- han introducido recientemente unidades de brazo articulado adaptados para utilizar sistemas de control como los de robots cartesianos más familiares. La línea 6X de Sepro, por ejemplo, utiliza la programación sencilla de recoger y posicionar, por lo que el usuario sólo tiene que identificar paso a paso los diferentes puntos y posiciones en ciclo del robot, inspección de calidad, descarga, apilamiento, etc. Entonces el operador manualmente "enseña" al robot el camino entre cada punto y la trayectoria, ya sea en línea recta o curvilínea, se calcula automáticamente.

Por lo tanto, los moldeadores de inyección hoy encontrarán robots de 6 ejes mucho más fáciles de programar y operar que en el pasado. Ahora pueden evaluar configuraciones cartesianas y de brazo articulado únicamente sobre definiendo la que se adapte mejor a su aplicación.

PROS Y CONTRAS

La gran diferencia entre robots de 5 ejes y 6 ejes es el alcance 360° de este último. Los robots cartesianos están restringidos al movimiento en línea con, o perpendicular a la máquina de moldeo. Una viga más larga puede añadir alcance lateral o cuando se instalan en una configuración axial (con la viga-eje X larga que se extiende a lo largo de la parte superior de la máquina) los robots cartesianos pueden descargar partes al final de la máquina de moldeo, permitiendo potencialmente que las máquinas de moldeo sean posicionados más cerca, optimizando el uso de espacio.

Los robots cartesianos se montan normalmente en la parte superior de la placa fija de la máquina de inyección. En consecuencia, no pueden llegar adelante hasta el final de la máquina. Un robot de 6 ejes, por otro lado, tiene una envolvente de trabajo más grande ya que tiene igual alcance en todas las direcciones. Debido a que generalmente no se montan en la parte superior de la máquina de moldeo como los robots de viga, pueden ser la única solución de automatización para plantas con espacio superior limitado. Como los robots de 6 ejes normalmente entran en el área del molde desde el lado y no desde arriba-como los robots cartesianos- los robots de brazo articulado pueden ser mejores para el moldeo con insertos. Su movimiento no está limitado por la abrazadera vertical y se puede llegar fácilmente a múltiples estaciones en las mesas giratorias que se encuentran a menudo en esas máquinas.

Las ventajas, sin embargo, pueden llegar a ser limitaciones en diferentes circunstancias. El montaje sobre el suelo es bueno cuando la altura del techo es bajo, pero problemático cuando el espacio alrededor de la máquina es limitado. La enntrada lateral generalmente limita los robots de 6 ejes a la parte posterior de la máquina, donde no interfieren con el acceso al panel de control del operador. Con un robot cartesiano de montaje superior, hay un acceso más fácil a cada lado de la máquina.

La velocidad de los robots de brazo articulado se ha incrementado en los últimos años a un punto en que son comparables a los modelos cartesianos en muchos movimientos, pero los robots de viga son generalmente considerados más rápidos en movimientos dentro y fuera del espacio de molde para recuperar las piezas. Esto podría ser crítico en algunas aplicaciones de moldeo de ciclo rápido.

Por último, está la cuestión de los costos. Como regla general, un robot cartesiano, incluso con la adición de la servo-muñeca será alrededor del 30% menos costoso que una unidad de brazo articulado. Ninguno de estos factores debe interpretarse en el sentido de que una configuración es mejor o peor que la otra. Realmente depende de las condiciones únicas de cada planta de moldeo y las aplicaciones específicas. Los robots cartesianos y de brazo articulado incluso se utilizan juntos a veces. El robot viga montado en la máquina recoge la parte y la presenta a la unidad de brazo articulado para operaciones secundarias. Esta puede ser la configuración ideal cuando los ciclos de moldeo son relativamente cortos y las funciones aguas abajo son especialmente numerosos, complicada, o requieren mucho tiempo.

Los moldeadores hoy tienen más opciones que nunca cuando se trata de automatizar su proceso. Más opciones, sin embargo, también añaden complejidad al proceso de toma de decisiones cuando se trata de identificar las características y capacidades que se requieren. Así, del mismo modo que hay que contar con la ayuda de un distribuidor bien informado y de buena reputación para ayudar en la compra de un coche, es importante buscar el consejo informado de un proveedor confiable para la ayuda en la selección del robot adecuado para su planta y aplicación.