Controles flexibles para robots m�viles y c�lulas de m�quinas compactas

En la industria se automatizan incluso procesos elaborados como la aplicaci�n de cinta adhesiva a piezas con geometr�as variables. Sin embargo, para los sistemas rob�ticos de encintado, la alimentaci�n del material de la cinta supon�a un problema. Con RoboTape, Innovative Automation ha desarrollado una plataforma con tecnolog�a de control Beckhoff y un m�dulo de alimentaci�n remota, que aumenta la productividad y permite una personalizaci�n flexible para diferentes requisitos.

El mundo de los adhesivos sigue ampli�ndose para dar cabida a aplicaciones con cintas, espumas y otros productos altamente personalizados. Sin embargo, hasta ahora los sistemas automatizados de dispensaci�n de cintas no estaban a la altura y ofrec�an poca flexibilidad para adaptarse a los diversos requisitos de la industria. En este caso, RoboTape ofrece una salida al dilema. Innovative Automation, fabricante canadiense de maquinaria a medida e integrador de sistemas con sede en Barrie (Ontario), desarroll� la plataforma y la convirti� en una nueva unidad de negocio. Aprovechando la rob�tica avanzada y la tecnolog�a de controles flexibles, RoboTape ofrece una soluci�n apta para cualquier necesidad: desde B2B para la industria del autom�vil hasta grandes empresas de CPG, pasando por todo tipo de geometr�as de piezas y tipos de adhesivo.

La soluci�n b�sica de la unidad de negocio RoboTape de Newmarket, Ontario, es la c�lula de trabajo compacta RoboTape Lite. La c�lula est�ndar RoboTape con un robot industrial cerrado permite un mayor rendimiento de producci�n. Su impresionante capacidad abri� la puerta a la colaboraci�n con 3M, l�der en soluciones de adhesivos industriales, y al desarrollo del sistema RoboTape para cinta 3M.

El principal problema de las soluciones existentes era el tama�o y la maniobrabilidad del robot, ya que la mayor�a de los sistemas colocan la bobina de cinta en el extremo del brazo del robot, junto con una bobina vac�a para recoger la cinta sobrante. Adem�s, los operarios tienen que esperar a que los sistemas se queden sin cinta, ponerlos en estado de m�quina segura y entrar en la c�lula para a�adir m�s, lo que resta un valioso tiempo de producci�n.

�Se nos ocurri� la idea de un m�dulo de alimentaci�n remota que coloca la bobina fuera de la c�lula de trabajo. Ahora est� pendiente de patente en todo el mundo�, afirma Zac Cutt, jefe del grupo de investigaci�n y desarrollo de Innovative Automation. �Tambi�n ayuda a resolver el problema del tama�o del robot, permite usar bobinas m�s grandes y aumenta el tiempo de actividad del sistema. Por eso los grandes clientes de la automoci�n se est�n fijando en ella; actualmente es la �nica soluci�n que resuelve realmente todo el problema�.

RoboTape atrapa y trocea la cinta sobrante en el m�dulo de alimentaci�n remota. Las optimizaciones de dise�o reducen dr�sticamente el tama�o del robot necesario, explica Michael Lalonde, copropietario y presidente tanto de RoboTape como de Innovative Automation: �Nos propon�amos entrar en la categor�a de robots de 10 kilogramos, as� que era imprescindible que la herramienta de aplicaci�n fuera ligera y compacta. Esto permite a la herramienta trabajar en zonas m�s estrechas y reducir el tama�o y el coste totales de la c�lula de trabajo. Todo esto responde a peticiones de nuestros clientes�.

Antes de que RoboTape estuviera listo para su uso, hubo que superar una serie de obst�culos. Adem�s de acomodar eficazmente una amplia gama de robots, el equipo tuvo que dise�ar una soluci�n capaz de adaptarse continuamente a nuevas piezas para procesos de encintado y recopilar cantidades masivas de datos de sensores para su r�pido procesamiento.

�En 2020 creamos una matriz de decisi�n comparando cuatro proveedores de sistemas de control�, recuerda Zac Cutt. �Comparamos todas las tecnolog�as ofrecidas, las ventajas, los costes, etc., y al final decidimos que Beckhoff era la que mejor se adaptaba al sistema RoboTape�. Innovative Automation colabor� estrechamente con los equipos de ventas y asistencia de Beckhoff Canad�. El director regional de ventas Paul Pierre y el ingeniero de aplicaciones Jim Fallowfield ofrecieron asesoramiento y asistencia t�cnica sobre todo tipo de temas, desde la programaci�n del software de automatizaci�n TwinCAT 3 hasta la conexi�n en red EtherCAT. Esto ayud� a acelerar el dise�o, la puesta en marcha y el funcionamiento.

Sean Robillard, del Departamento de Control de RoboTape, aprecia la facilidad de uso del software: �Con un proyecto TwinCAT, tenemos una carpeta con archivos para cada controlador basado en PC. Dentro de ese c�digo tenemos todas las funciones de seguridad y E/S, lo cual ayuda a gestionar f�cilmente el desarrollo del sistema. Esto nos permite aplicar diferentes recetas, que indican al sistema cu�nta cinta debe dispensar y a qu� velocidad�.

�Los operarios pueden ver todas sus entradas y salidas, alternar cilindros, luces y sensores, y ajustar otros aspectos de la m�quina�, afirma Josh Vander Doelen, director de proyectos de RoboTape. �Todo ello est� integrado en el mismo paquete TwinCAT, lo cual acelera la ingenier�a y simplifica el dise�o de la HMI�.

Un econ�mico Panel PC integrado CP6706 de Beckhoff ofrece una amplia capacidad de procesamiento para la aplicaci�n. Est� equipado con un procesador de doble n�cleo Atom, 4 GB de RAM, tarjeta CFast de 40 GB y un sistema de alimentaci�n ininterrumpida (SAI) de 1 segundo. El IPC incluye una pantalla t�ctil de 7 pulgadas para la interfaz del operador y, junto con el software de automatizaci�n TwinCAT, est� preparado para la conectividad en la nube nada m�s sacarlo de la caja.

El controlador utiliza el sistema de Ethernet industrial EtherCAT para la comunicaci�n en tiempo real con el robot y otros dispositivos de campo. El car�cter abierto de EtherCAT con respecto a la integraci�n de otros protocolos ayuda al equipo de RoboTape a conectar una amplia gama de diferentes robots y dispositivos de terceros, como sensores y codificadores, en las instalaciones de los clientes. �Por ejemplo, utilizamos muchos sensores IO-Link para recopilar tantos datos como sea posible�, a�ade Zac Cutt. �Simplemente vamos a�adiendo terminales EL6224 IO-Link de Beckhoff al segmento principal de E/S cuando necesitamos m�s sensores�.

Con TwinSAFE para la seguridad funcional integrada en el sistema, la plataforma puede proteger mejor al personal y los equipos de la planta, seg�n nos confirman los expertos de RoboTape. El m�dulo de alimentaci�n remota pasa a un estado seguro en cuanto los operadores abren su caja. Este nivel de seguridad es necesario porque el interior del m�dulo de alimentaci�n alberga la cuchilla de corte que se utiliza para trocear la cinta usada, as� como otros puntos potenciales de pinzamiento. Para ello se utilizan terminales de entrada y salida seguros TwinSAFE que pueden conectarse directamente a la puerta de la c�lula robotizada, las cortinas fotoel�ctricas o las alfombras del suelo, por ejemplo. Estos terminales de E/S TwinSAFE utilizan Safety over EtherCAT (FSoE) para la comunicaci�n segura a trav�s de la red EtherCAT mediante un m�todo de �canal negro� y, de este modo, eliminan la necesidad del complejo cableado convencional entre dispositivos de seguridad.

�Nuestros sistemas tienen una media de ocho horas de tiempo de ejecuci�n antes de la recarga, pero este plazo puede ser mayor en funci�n del material�, afirma Zac Cutt. �Por ejemplo, un cliente ha llegado a procesar 14 000 pies (m�s de 4000 m) de fieltro en una sola bobina, lo que le permite fabricar piezas suficientes para unos 2.000 coches al d�a sin cambiar de bobina m�s que una vez a la semana�.

Otro proveedor de automoci�n de Tier 1 ha reducido el espacio total de su zona de montaje eliminando dos estaciones de encintado manual. Adem�s ha logrado reducir las necesidades de mano de obra en un momento de escasez de personal cualificado. De este modo, el cliente ha ahorrado unos 225.000 d�lares canadienses al a�o en aplicaciones de adhesivo en una planta.

�Nuestras nuevas capacidades IoT pueden permitirnos ver qu� modos de la m�quina se activan y durante cu�nto tiempo. Por ejemplo, si un sistema est� en modo de servicio durante largos periodos de tiempo, es posible que necesite mantenimiento o que un operario concreto necesite m�s formaci�n para cumplir los objetivos de tiempo de actividad�, afirma Zac Cutt. �Podemos ver la eficacia general del equipo (OEE) de la m�quina, junto con mediciones como la temperatura interna y la temperatura ambiente, para seguir optimizando y mejorando la fiabilidad�.

�El soporte constante y la disponibilidad son razones por las que Beckhoff ha demostrado ser una gran elecci�n, y estaremos encantados de seguir trabajando juntos en el futuro�, afirma Michael Lalonde.