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Kits Robóticos para el Diseño de Sistemas de Empaque "Hágalo Usted Mismo

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Los kits de brazo articulado y programación modular le permiten diseñar su propio sistema de embalaje basado en robots.

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Durante muchos años, dos factores han permitido a los diseñadores y fabricantes de robots desarrollar equipos para el mercado del embalaje: las patentes y los conocimientos cinemáticos especializados necesarios para programar el movimiento robótico. Mientras los brazos robóticos estaban bajo patente, los controles contenían los algoritmos de movimiento únicos necesarios para manejar la compleja planificación de trayectorias, la mezcla y la resolución de múltiples trayectorias en el mismo punto. Por lo tanto, los brazos articulados de los robots y los controles específicos eran exclusivos de los desarrolladores de robots.

Sin embargo, las condiciones han cambiado. La patente de los robots delta de 3 ejes - esos reconocibles brazos de'araña' típicamente montados sobre un espacio de trabajo y usados para recoger y colocar objetos ligeros - ha expirado. Los robots delta de 3 ejes y las versiones de dos ejes se utilizan tanto en sistemas de embalaje primario (selección y colocación del producto) como secundario (estuchado y empaquetado de cajas). Ahora, estas armas están disponibles como "kits" para aquellos que desean externalizar o diseñar sus propias armas.

En cuanto a los controles, los sistemas de control robótico ya no son exclusivos de los fabricantes de robots. Los sistemas de arquitectura abierta no sólo sustituyen a los controladores de robot, sino que también sustituyen al controlador de la máquina de envasado y al PLC.

No es tan sencillo como tomar estos kits de "hazlo tú mismo" y crear tu propio sistema robótico. Por lo tanto, he aquí algunos consejos para facilitar el proceso de creación de su propio sistema basado en robots

sistema de empaquetado.

Consideraciones sobre la aplicación. Los sistemas robóticos articulados se adaptan tradicionalmente al embalaje de cajas y al paletizado, con versiones más pequeñas que se encargan del montaje, llenado y sellado de cajas de cartón. Los sistemas de pórtico y pórtico se utilizan normalmente para el paletizado tradicional y para la manipulación de cargas útiles pesadas y velocidades más bajas.

El primer paso para garantizar que un robot ofrece la libertad de movimiento necesaria para estas acciones es seleccionar el brazo adecuado para el trabajo. El delta de 3 ejes maneja altas velocidades y cargas ligeras, una categoría que se espera que aumente a medida que el concepto entre en el dominio público en Europa hace un año y en los Estados Unidos a finales de 2007. El delta de 2 ejes maneja cargas útiles más pesadas, ofrece un alcance más profundo en las cajas y coteja. Es un brazo popular por la tendencia actual de aplicación de la robótica en envases secundarios. Sin embargo, ambas versiones pueden requerir servoejes adicionales para realizar sus funciones.

Consideraciones sobre el control del movimiento. Los avanzados algoritmos matemáticos garantizan una coordinación fluida de las múltiples articulaciones, las acciones de la muñeca y el desplazamiento lineal de un brazo robótico. Mientras que algunos pórticos sencillos utilizan el posicionamiento punto a punto, la eficiencia real llega cuando los movimientos son fluidos, rápidos y se centran en el punto central de la herramienta (TCP). Es este punto el que diferencia el diseño de la máquina del diseño de movimiento robótico.

En los robots, los movimientos se refieren al TCP y no a ejes individuales. Los movimientos se definen por la posición del objetivo y el tipo de movimiento del brazo del robot a través de un conjunto de trayectorias para cada servoeje. Las trayectorias son calculadas individualmente y sincronizadas por un árbol de levas virtual. Los diferentes componentes mecánicos funcionan al unísono y pueden ajustarse dinámicamente.

El controlador calcula las trayectorias necesarias para cada motor en tiempo de ejecución, lo que permite cambiar fácilmente la trayectoria de la herramienta en ese momento.

Dependiendo del software de control y del manipulador dentro de un sobre o espacio de trabajo determinado, son posibles diferentes grados de libertad. Los movimientos cartesianos son inherentes al sistema de control. Tanto el movimiento como la mecánica son flexibles.

Herramientas de desarrollo disponibles en el mercado. En los últimos tres años se han introducido juegos de herramientas de control de movimiento para superar la necesidad de contar con habilidades cinemáticas especializadas. Los kits ofrecen librerías de robótica que se pueden utilizar para programar el movimiento cartesiano de la misma manera que lo haría para una máquina convencional en un bloque de función IEC 61131-3. La aplicación de un bloque de función de transformación realiza entonces toda la cinemática necesaria.

Cuando todas las funciones de la máquina están integradas en bloques de funciones, es posible desarrollar programas en una estructura modular, lo que mejora el diagnóstico, la reutilización y la respuesta a las entradas.

Los sistemas robóticos pueden entonces diseñarse como módulos unidos entre sí mediante bloques de funciones concatenados para realizar la transformación (también conocida como "trafo") necesaria. Por ejemplo, para un robot articulado de 6 ejes, más un trafo para el movimiento de la muñeca y un trafo para el accionamiento de la herramienta de fin de brazo.

Según un informe de ARC reciente, "La modularidad de las máquinas permite a los fabricantes de máquinas configurar una máquina de envasado basada en subsistemas funcionales tales como carruseles de botellas, etiquetadoras y envolvedoras. La integración de un manipulador robótico potencia aún más el concepto de modularidad..."

Qué buscar en los kits de desarrollo. Los robots son capaces de desarrollar algunas fuerzas G, y demasiadas pueden superar la fuerza de sujeción de la pinza sobre el producto. Por lo tanto, busque una monitorización inteligente de la aceleración para limitar las aceleraciones y las velocidades y contener las fuerzas centrífugas resultantes.

Los comandos de movimiento deben incluir interpolación punto a punto, lineal o circular, y splines. Los algoritmos de curva de spline trazan una trayectoria continua entre los puntos de inicio y de destino. Busque una capacidad de mezcla geométrica para reducir los tiempos de ciclo `mezclando' el trayecto para optimizar la velocidad y la distancia recorrida hasta alcanzar el punto objetivo. Se le debe permitir definir sus criterios para el punto de destino, la velocidad, la aceleración y el jerk.

El programa debe mantener los movimientos hacia adelante y hacia atrás en el mismo camino - y esto es más difícil de lo que podría parecer al principio, como retroceder en su auto a 60 mph. Del mismo modo, debe permanecer en el camino durante una parada de emergencia.

El programa también debería ser capaz de disparar con precisión movimientos periféricos, como indexadores, envolturas y mecanismos de sellado.

Otras consideraciones. Es más sencillo y el tiempo de respuesta más rápido para integrar la robótica con las operaciones de las máquinas de envasado cuando el control está centralizado en un único controlador. Sin embargo, el controlador debe ser lo suficientemente potente como para gestionar uno o más brazos robóticos, además de todas las funciones relacionadas, como el seguimiento de la cinta y los sistemas de visión.

Muchos vendedores de controles hoy en día afirman que el control robótico se encuentra entre sus trucos. Pero varias características pueden variar mucho, incluyendo: facilidad de desarrollo, facilidad de operación, integración con el resto de la máquina empaquetadora, y el tiempo de respuesta para ajustar un movimiento continuo, como el cambio de velocidad de la cinta y la velocidad normal. La realización de pruebas exhaustivas iluminará las diferencias entre los proveedores.