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Los actuadores electromecánicos compactos e inteligentes mejoran la productividad y la eficiencia del espacio de los vehículos industriales autónomos

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Cuantas más funciones puedan incluir los diseñadores de AGV en un espacio reducido, mayor será el valor para el usuario final

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Los vehículos de guiado automático (AGV) pueden mejorar la productividad industrial entre un 50 y un 70 por ciento, pero necesitan un espacio adecuado para moverse por las plantas de las fábricas, que cada vez tienen más limitaciones de espacio. Cuantas más funciones puedan incluir los diseñadores de AGV en un espacio reducido, mayor será el valor para el usuario final. La elección de la tecnología de accionamiento adecuada es fundamental para ese valor, y los diseñadores de AGVs eligen cada vez más los actuadores electromecánicos inteligentes cuando buscan un control de movimiento de alto rendimiento en un espacio reducido.

Los AGV en la fábrica

En las aplicaciones de fabricación, los AGV (figura 1) sustituyen gran parte de las tareas de elevación y transporte de personas en funciones como la entrega de piezas en bruto a la línea de producción y el traslado de mercancías por el taller, el almacén y la línea de montaje. En la actualidad, la mayoría de los AGV se guían por láser o bandas magnéticas, algunos utilizan cables y vías fijas, y cada vez son más los que se comunican de forma inalámbrica.

En una aplicación típica de fabricación, un operario de máquina señalaría la necesidad de piezas en un sistema informático de gestión logística a través de un terminal de llamada en su puesto de trabajo. Al recibir la solicitud, el sistema de gestión la remite al software de gestión de vehículos autoguiados, que envía el vehículo más cercano a la tarea en función de la prioridad y el movimiento óptimo de recogida y entrega. Una vez que el operario completa la tarea, indica al sistema de control que pase al siguiente paso del proceso.

El ordenador central conoce en todo momento el estado, la posición, la velocidad, la dirección, la avería y la potencia del AGV, y lo mueve hacia delante, hacia atrás, hacia la izquierda y hacia la derecha. Cuando encuentra un obstáculo, el AGV desacelera y se detiene automáticamente para evitar una colisión. Cuando el obstáculo desaparece, el funcionamiento del AGV se reanuda automáticamente.

La necesidad de inteligencia

A medida que aumenta el uso de AGV, también lo hace el interés por integrar el movimiento con aplicaciones de software avanzadas, como los sistemas de planificación de recursos empresariales, los sistemas de almacenamiento automático, los sistemas de transporte modular y el software de gestión de activos. Estos programas informáticos guían la creación de flujos de trabajo óptimos para trasladar materiales o funciones de una parte a otra de una instalación con una participación y un esfuerzo humanos mínimos.

La conectividad se gestiona mediante microprocesadores y software a bordo de los AGV modernos y, para aprovechar al máximo el potencial de las comunicaciones digitales, los diseñadores también están desplegando actuadores inteligentes que también tienen inteligencia incorporada. Esto permite la integración con los esquemas de automatización de los AGV y la comunicación entre los propios actuadores. La capacidad de sincronizar los actuadores entre sí, por ejemplo, podría permitir la creación de una mesa elevadora AGV. (Figura 2)

Comparación de los actuadores en función de la capacidad de integración digital y el coste

Los actuadores electromecánicos son los más adecuados para la integración inteligente con los AGV destinados a aplicaciones de planta. Como se ilustra en la figura 3, los sistemas hidráulicos y de engranajes de leva de tipo tijera, de menor precio, tienen poca o ninguna capacidad de integración digital. Los tornillos de engranaje tienen más capacidad de integración digital, pero como también requieren un motor y un controlador adicionales, pueden costar tanto o más que un actuador electromecánico inteligente. Los actuadores de tornillo hueco tienen una capacidad de integración digital y unas tecnologías comparables, pero su elevado coste es difícil de justificar, excepto para aplicaciones de almacenamiento y distribución de alta velocidad y gran volumen, como el embalaje y el envío del comercio electrónico.

Las ventajas de la compacidad

La optimización del espacio en el suelo tiene beneficios para todas las plantas, tanto si se compara el coste de añadir edificios como si se obtiene el máximo rendimiento del espacio existente. Dado que los AGV pueden configurarse de forma rápida y sencilla, son más eficientes en cuanto a espacio que las cintas transportadoras, que suelen ser inmóviles. Pero los propios AGVs requieren espacio operativo en el espacio que necesitan para desplazarse por la planta y en su capacidad para encajar en espacios más reducidos.

El uso de actuadores más pequeños es una forma de hacer que las operaciones sean más eficientes en cuanto a espacio, pero la cantidad de espacio necesario para montarlos sigue siendo un problema. Los actuadores electromecánicos típicos tienen adaptadores de carga tanto en la parte delantera como en la trasera. La sustitución del adaptador trasero tradicional por una brida de montaje reduce la longitud total y la relación de longitud de carrera, devolviendo espacio al diseñador del sistema.

Un diseño más compacto facilita el despliegue del AGV en espacios reducidos, al tiempo que reduce el consumo de energía. Esto último es especialmente importante si el diseño del AGV requiere baterías de iones de litio más caras. Un menor consumo de energía también implica plazos de trabajo más largos y una menor frecuencia de carga, lo que también contribuye a la productividad general.

De las opciones comunes de actuadores, los electromecánicos son los que menos espacio operativo requieren para manejar una carga determinada, en comparación con las opciones de correa, hidráulicas o de engranajes. Y entre las opciones electromecánicas, las de montaje con brida simple son las que menos espacio operativo requieren.

Thomson Industries, por ejemplo, ofrece una opción de brida de montaje posterior que reduce la relación entre la longitud total y la longitud de la carrera de su actuador Electrak® HD. El diseño más compacto facilita su colocación en espacios reducidos y es ideal para el diseño de diferentes tipos de equipos de automatización, AGVs y dispositivos de elevación, todo ello manteniendo las capacidades digitales mencionadas anteriormente.

Con la capacidad de encajar en espacios reducidos, el Electrak HD de Thomson es ideal para la eficiencia del espacio de los AGV, con opciones de brida de montaje posterior que reducen la relación entre la longitud total y la longitud de carrera.

Aplicaciones

Siempre que sea necesario mover mercancías y piezas por una superficie plana, existe un papel potencial para los AGV inteligentes y compactos. A continuación se presentan ejemplos de sectores en los que se utilizan habitualmente los AGV:

- Bienes de consumo. Los AGV se encuentran en numerosas industrias de bienes de consumo, como la electrónica, la medicina, la química, los cigarrillos, los textiles y los electrodomésticos. En ellos se desplazan desde piezas para trabajos finos y embalajes hasta objetos pesados paletizados. En la fabricación de aires acondicionados, por ejemplo, esto puede implicar el transporte de placas de montaje, redes traseras, cubiertas, paneles, motores, salidas de aire, marcos frontales, cubiertas y condensadores hacia y desde las estaciones de trabajo correspondientes. Además de la eficiencia de espacio que los actuadores electromecánicos aportan a estas aplicaciones para artículos grandes y pesados como los refrigeradores, la inteligencia a bordo proporciona la capacidad de sincronizar el movimiento a través de la carga.

- Producción de fibra de vidrio. En la producción de fibra de vidrio, donde el sílice se extrae en finos filamentos que se unen entre sí, los AGV podrían integrarse con máquinas herramienta CNC, robots industriales inteligentes y líneas de producción. Transferirían automáticamente la torta de sílice en bruto desde el trefilado hasta el secado, pasando por el corte y luego por el embalaje, el apilado y el almacenamiento. El flujo de trabajo está estrechamente orquestado de extremo a extremo, y la programabilidad de los actuadores electromecánicos permite a los productores de fibra de vidrio optimizar la eficiencia.

- Fabricación de automóviles. En la fabricación de automóviles, los AGV sustituyen los esfuerzos manuales, las carretillas elevadoras y otros métodos utilizados tradicionalmente para entregar puertas, capós, bisagras, pernos y otros componentes en los lugares adecuados. La gran capacidad de manipulación de cargas de los actuadores electromecánicos es especialmente valiosa en la fabricación de automóviles.

- Fabricación de productos electrónicos. La falta de disponibilidad inmediata de obleas, accesorios u otros componentes es una de las causas más frecuentes de interrupción de la programación de la línea de producción de productos electrónicos, e incluso los pequeños retrasos pueden resultar costosos. Al ayudar a garantizar que los componentes correctos estén en el lugar y el momento adecuados, los AGVs inteligentes y compactos, ayudados por actuadores programables, permiten una alta eficiencia en el proceso de producción de productos electrónicos.

- Pruebas de sistemas electrónicos, El electromagnetismo de los sistemas electrónicos, como los paneles de control, debe probarse en un entorno que no añada descargas eléctricas. Los AGVs equipados con actuadores pueden programarse para pulsar secuencias de botones a ritmos constantes y trasladarse desde los bancos de pruebas para realizarlas sin interferir. Para ello es necesario que los actuadores hayan sido sometidos a pruebas exhaustivas de baja radiación electromagnética durante las acciones electrónicas, como la conmutación de la carga inductiva, la transitoriedad de la inductancia positiva, el acoplamiento positivo y negativo, el arranque, la descarga de carga, la inmunidad electromagnética, las emisiones conducidas y las emisiones radiadas.

La mayoría de los analistas prevén un crecimiento sostenido del uso de AGVs a medida que la competitividad mundial sigue aumentando. El aumento de los costes de la mano de obra es un factor clave para el crecimiento de los usuarios de AGV, pero la necesidad de maximizar el rendimiento de todos los activos también es primordial. Estos activos incluyen los propios AGV y el espacio por el que se mueven. La especificación de actuadores electromecánicos inteligentes y seguros que requieran un espacio mínimo es un paso importante que los diseñadores pueden dar para optimizar los AGV actuales para las aplicaciones del futuro.