A robot voladizoes un tipo de brazo robótico que utiliza un diseño en voladizo para proporcionar un alcance horizontal extendido mientras mantiene un perfil vertical relativamente compacto. Los brazos robóticos en voladizo constan de una columna vertical que soporta un brazo horizontal que sobresale hacia afuera. Esta configuración permite que el brazo acceda a una gran área de trabajo ocupando un espacio mínimo en el piso.
Los robots cantilever son ideales para aplicaciones de manipulación de materiales y de recogida y colocación que requieren un largo alcance. Se destacan en la carga y descarga de transportadores, paletizadores, máquinas CNC, áreas de envío y otros procesos que necesitan acceso horizontal en un diseño amplio. Algunas aplicaciones adicionales que se benefician de las capacidades de un robot voladizo incluyen:
Cuidado de máquinas
Con su alcance extendido, los robots voladizos pueden acceder fácilmente a varias máquinas en una celda de trabajo. Pueden cargar y descargar piezas, intercambiar herramientas, agregar consumibles como sujetadores o alambre de soldadura y retirar piezas terminadas con excelente flexibilidad. La utilización de un brazo estilo voladizo permite que todas las máquinas de la celda se coloquen contra una pared, minimizando el espacio total de la celda.
Elegir y colocar
Los brazos robóticos en voladizo se prestan bien para tareas repetitivas de recoger y colocar. Su largo alcance horizontal les permite acceder a posiciones de recogida muy espaciadas, como transportadores descendentes o a través de grandes mesas de trabajo. Luego, las piezas se pueden transferir y colocar con precisión para operaciones posteriores como inspección, embalaje o paletizado.
paletizado
Para cargar y descargar palés a menudo es necesario llegar al otro lado del palé. Un robot en voladizo puede abarcar el ancho o el largo de una plataforma para una cobertura completa, lo que permite una fácil colocación y recuperación de cajas, bolsas y otros productos. Los robots en voladizo ayudan a optimizar el espacio del piso, ya que las paletas se pueden colocar a lo largo de los lados del brazo sin infringir el rango de movimiento del robot.
Dispensación
Aplicaciones como dispensar sellador a lo largo de un parabrisas o aplicar puntos adhesivos a placas de circuitos necesitan una colocación constante de cuentas o puntos en un recorrido amplio. Los brazos robóticos en voladizo destacan en estas tareas ya que su alcance extendido permite pulverizar o puntear en una distancia lineal larga sin necesidad de reposicionar el robot ni utilizar ejes adicionales.
Cómo funcionan los robots voladizos
Los robots en voladizo proporcionan extensión horizontal mediante un brazo de dos partes conectado por una columna vertical. El brazo inferior estacionario se conecta directamente a la columna. Esto proporciona una plataforma sólida y rígida para que se desplace la base del brazo superior. La parte superior del brazo se extiende hacia afuera, con la muñeca y el efector final conectados a su punto final. Al coordinar los movimientos medidos de la columna, el brazo inferior y el brazo superior, el robot posiciona el efector final con precisión en el espacio 3D.
La columna contiene los servomotores, los engranajes y el cableado interno del robot que alimentan y controlan el movimiento del brazo. Este diseño limpio y autónomo separa la parte de trabajo del robot de sus componentes motrices. La columna se monta en el piso y permite que la viga vertical y los brazos manejen todos los movimientos de recogida y colocación. Esta columna montada en el piso evita posibles problemas de estabilidad que pueden encontrar los pórticos elevados al limitar la vibración y el balanceo introducidos por una conexión al techo. También concentra todo el peso, las fuerzas y los momentos de flexión de forma segura en el suelo en lugar de requerir un soporte estructural elevado especial.
Los robots voladizos utilizan varias disposiciones de motores para maniobrar sus brazos, normalmente servos eléctricos o accionamientos hidráulicos. Los brazos robóticos en voladizo eléctricos utilizan servomotores de precisión en cada punto del eje: columna, brazo inferior y brazo superior. Cada motor hace girar su correspondiente segmento de haz a través de complejos circuitos de control de posición. Los brazos voladizos eléctricos bien diseñados ofrecen un movimiento muy preciso y receptivo, perfecto para caminos o procesos complejos que requieren cambios frecuentes. Los brazos robóticos en voladizo accionados hidráulicamente funcionan utilizando presión de fluido hidráulico en lugar de motores eléctricos. Suelen proporcionar movimientos más lentos pero más potentes para capacidades de carga elevadas. Los brazos hidráulicos también ofrecen más flexibilidad cuando se necesita resistencia al lavado.
Para acceder a su gran área de trabajo con precisión, los brazos robóticos en voladizo utilizan mecanismos avanzados de montaje, transmisión de potencia y control interno. La base de la columna suele atornillarse directamente al suelo, proporcionando la máxima estabilidad. Los engranajes, cojinetes y correas de acero endurecido distribuyen las fuerzas a lo largo de los brazos evitando el contragolpe. Los codificadores proporcionan retroalimentación de posición al controlador, lo que le permite monitorear y regular de cerca el movimiento de cada segmento. Esta combinación de componentes mecánicos robustos con controles electrónicos avanzados permite que surjan movimientos rápidos y repetibles de la coordinación de cada eje.
Ventajas y desventajas
Al ofrecer un amplio rango horizontal dentro de un espacio minimizado, los robots voladizos presentan ventajas únicas junto con limitaciones específicas de la aplicación. Los ingenieros evalúan estos pros y contras al determinar las mejores configuraciones de brazos robóticos para diferentes procesos industriales.
Algunas ventajas de utilizar un brazo robótico estilo voladizo incluyen:
- Alcance horizontal extendido: el rasgo que define a los robots voladizos es su largo alcance horizontal, que en algunos modelos abarca más de 20 pies. Esto permite un amplio acceso sin reposicionar la base.
- Tamaño compacto: al consolidar el espacio vertical necesario en dos columnas clave (una para el brazo inferior estacionario y otra que guía el brazo superior), los robots en voladizo ahorran enormemente en espacio en comparación con los portales cartesianos.
- Montaje simple en el piso: solo requieren una única plataforma anclada y los robots en voladizo evitan la complejidad de la instalación aérea.
- Alta rigidez: los brazos voladizos mantienen una rigidez excelente en todas las cargas soportadas. La sección inferior estacionaria proporciona una resistencia a la torsión excepcional, mientras que la sección superior guiada resiste la deflexión.
- Cargas útiles escalables: varios robots en voladizo soportan cargas útiles que van desde unos pocos kilogramos para tareas delicadas hasta cientos de kilogramos para el transporte de materiales pesados. Los alcances extendidos reducen las cargas útiles máximas.
- Rentable: la configuración en voladizo minimiza los componentes necesarios para lograr un acceso horizontal largo. Esto los hace más asequibles que muchas soluciones de pórtico tradicionales.
Algunas desventajas a considerar con los brazos robóticos estilo voladizo incluyen:
- Limitaciones del rango vertical: con un brazo fijo inferior y un brazo deslizable superior, los robots en voladizo ofrecen menos rango del eje Z que los robots articulados del eje 6-. Destacan en tareas de transferencia a baja altura en lugar de apilar o cargar estructuras más altas.
- La precisión se degrada en la extensión total: la desviación a lo largo de un brazo extendido hace que sea más difícil lograr una precisión fina en alcances largos. Los robots voladizos eficaces utilizan componentes estructurales optimizados para maximizar la rigidez.
- Riesgos de colisión cerca de la base: dado que su área de trabajo se extiende detrás y a los lados de la columna, se deben tomar precauciones para no obstruir el movimiento vertical del brazo o impactar la columna misma.
Ejemplos de robots voladizos
El mercado actual ofrece más modelos de robots cantilever que nunca de fabricantes consolidados. A través de diferentes capacidades de carga útil, alcances máximos, estilos de montaje y entornos, los brazos voladizos ingeniosamente diseñados mecanizan una amplia variedad de producción. Algunos brazos robóticos industriales de estilo voladizo notables y lanzados recientemente incluyen:
- FANUC CR-15iA: este modelo eléctrico compacto soporta 15 kg con un alcance horizontal de más de 5 metros. Su tamaño reducido ocupa un espacio mínimo en la línea y mantiene altas velocidades de hasta 10 m/s.
- ABB IRB 940: con una capacidad de 20 kg y un alcance de 2,55 metros, este modelo parcialmente cerrado se centra en la compatibilidad con salas blancas con un excelente control de contaminantes.
- Yaskawa HC20XP: alcanza unos impresionantes 11 metros hacia afuera con un máximo de 20 kg, este brazo accionado hidráulicamente se adapta a las necesidades de manipulación de materiales de largo alcance mediante una potencia suave y controlada.
- Omron TM1400: un nuevo robot de 7 kg para la industria alimentaria diseñado específicamente para resistir los lavados diarios mientras manipula suavemente productos delicados mediante servos electrónicos.
- Epson C12XL: Epson amplió su oferta en voladizo con este gran brazo que soporta 300 kg a más de 7 metros de alcance. Ofrece capacidad de transporte de piezas grandes a través de un diseño de elevación resistente.
A medida que los brazos robóticos en voladizo sigan evolucionando en alcance, flexibilidad e inteligencia, asumirán funciones más amplias en el almacenamiento, la logística y la fabricación automatizada. Los robots voladizos, que ya son componentes vitales para la transferencia de mercancías y el acceso a las máquinas, demostrarán aún más sus capacidades únicas de largo alcance a medida que siga aumentando la demanda de diseños de producción optimizados.
Resumen
Los robots industriales en voladizo aprovechan las ventajas clave de la extensión horizontal y la compacidad para optimizar las tareas extensas de recogida y colocación. Si bien carece del rango de movimiento universal que brindan los diseños articulados, el excepcional alcance hacia adelante del brazo voladizo combinado con una excelente estabilidad montada en columna se adapta a aplicaciones bien combinadas en fábricas y centros de procesamiento automatizados. A medida que la automatización flexible se convierta en un aspecto universal de la operación competitiva, los brazos voladizos especialmente diseñados seguirán creando un nicho importante para maximizar el flujo de producción en instalaciones en expansión. Su servicio distal desbloquea diseños de líneas eficientes que consolidan a los robots cantilever como actores esenciales en el entorno de fabricación moderno y ágil.
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Algunas referencias clave utilizadas en este artículo incluyen:
-Budnick, Frank. "Una mirada hacia el futuro de los brazos robóticos voladizos más nuevos". Revista Asamblea. Mayo de 2022. https://www.assemblymag.com
- Folletos de productos. Fanuc, ABB, Yaskawa, Omron, Epson. Consultado en noviembre de 2023.
-Sullivan, William. "Pros, contras y avances en los robots estilo voladizo". Revista IEEE Robótica y Automatización. Junio de 2021. https://ieeexplore.ieee.org