Medición de componentes basada en robots con Motoman GP12

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El especialista en sistemas de metrología industrial MQS AG desarrolla la solución robotizada MANTIS para la medición precisa de componentes de gran tamaño 

Medición de componentes basada en robots con Motoman GP12

La medición precisa de componentes de gran tamaño es tan costosa que normalmente solo es posible realizar controles aleatorios. Debido a las crecientes exigencias de calidad, cada vez hay más presión -sobre todo en la industria del automóvil- para aumentar considerablemente la cuota de medición. Una célula de medición automática de MQS AG lo hace ahora posible. El nuevo desarrollo está equipado con un robot Yaskawa Motoman GP de alto rendimiento.

Muchos productos industriales deben cumplir normas especialmente exigentes y requieren una medición precisa y reproducible en el control de calidad. Pero mientras que esto puede lograrse con relativa facilidad, por ejemplo, para un tornillo relevante para la seguridad, la medición de componentes más grandes es mucho más compleja. Por ejemplo, una máquina de medición de coordenadas convencional o una proyección de luz en tira requieren hasta dos horas para medir con precisión una puerta de coche. Además, hay que retirar la pieza de prueba para el proceso de producción, lo que cuesta otros valiosos minutos.

En este contexto, queda claro rápidamente que la medición de estos componentes de gran tamaño en procesos de producción de ciclo rápido no puede realizarse mediante una inspección aleatoria. Sin embargo, esto se opone al deseo urgente de muchas industrias de aumentar la inspección, idealmente al 100%. La industria del automóvil se esfuerza por conseguir ese control de calidad continuo. Debido a la complejidad de la tarea, se carece en gran medida de instalaciones adecuadas para la medición en línea. La alta precisión que se espera de una máquina de medición de coordenadas debe garantizarse en tiempos de ciclo significativamente más cortos.

El especialista en sistemas y servicios de metrología industrial MQS AG ha aceptado el reto. El resultado de unos 18 meses de trabajo de desarrollo es una solución robotizada llamada MANTIS. Una primera célula de demostración está en funcionamiento desde noviembre de 2020 y el éxito es abrumador. El sistema consigue en solo unos minutos lo que antes tardaba horas.

Célula completa totalmente integrable

La célula completa llave en mano combina varios elementos: el sistema de medición propiamente dicho, compuesto por un cabezal de medición (escáner) y una cámara (rastreador); un robot de manipulación, en el que se monta el cabezal de medición; y una mesa giratoria para el posicionamiento flexible de la pieza de ensayo. La cámara situada sobre la célula recuerda a una enorme mantis religiosa, de ahí el nombre de la célula. "Mantis es el término latino que designa al insecto depredador", explica Andreas Zacherl, experto en automatización de MQS.

El cabezal de medición, un producto anterior de Scantech, realiza la medición y, guiado por el brazo robótico, escanea cuidadosamente el componente que se está inspeccionando. Un total de tres láseres diferentes entran en acción. La cámara controla permanentemente la posición del cabezal de medición. "Así, el escáner sabe siempre dónde se encuentra", describe Zacherl la interacción de ambos componentes. Además, el escáner se orienta en varios puntos de referencia de la mesa giratoria. Esta nube de puntos garantiza que la posición de medición se pueda calcular con precisión después de girar o mover la pieza de ensayo. Actualmente, el sistema alcanza una precisión de medición de hasta tres centésimas de milímetro (1/100 mm). El tiempo de medición de una puerta lateral de coche es de unos cinco minutos.

Además de los componentes de hardware combinables entre sí, el segundo pilar del concepto de medición automatizada es un software específico para la aplicación y de fácil manejo del socio de desarrollo Eleven Dynamics. La medición automática se realiza a partir de los datos CAD almacenados o de los puntos de prueba y los programas de medición definidos. Como plataforma offline u online, MANTIS permite la integración de nuevas tecnologías y amplía el uso de los métodos existentes para futuras aplicaciones. Así, la célula puede ampliarse fácilmente con la carga automática o integrarse en líneas de producción completas.

Robot de manipulación Motoman GP12

La decisión a favor de Yaskawa como fabricante de robots se tomó por una sencilla razón: "La proximidad de la empresa fue el principal impulso para el contacto inicial. Allershausen está a solo media hora por carretera de nosotros", reflexiona Zacherl. "En las fases posteriores del proyecto aprendimos rápidamente a apreciar la excelente colaboración".

Siguiendo el consejo de Yaskawa, la elección recayó en la serie de robots de manipulación Motoman GP. El principal factor decisivo en este caso concreto fue el alto grado de maniobrabilidad del robot de 6 ejes: "El manipulador debe ser muy flexible", resume Zacherl los requisitos especiales, "por un lado para alcanzar partes como la parte inferior del objeto a medir, y por otro para evitar que el brazo del robot bloquee el cabezal de medición u obstruya la recogida".

Los requisitos para ello son creados por el diseño delgado del brazo que minimiza la interferencia con la periferia. El brazo hueco para el cableado interno aumenta la estabilidad de los cables de los medios a los respectivos actuadores, en este caso al cabezal de medición. En todos los modelos de la serie GP se requiere un único cable de robot para la conexión entre el manipulador y el controlador. Las ventajas de esta solución radican en un menor desgaste y un fácil mantenimiento. Además, la puesta en marcha es rápida y sin problemas, especialmente cuando se integra en una cadena de arrastre por cable. La alta disponibilidad está garantizada, incluso en entornos difíciles. Los ejes de la muñeca del robusto robot en clase de protección IP67 y los ejes principales en clase de protección IP54 son características estándar.

En la célula de demostración se instaló un Motoman GP12. La capacidad de carga máxima de 12 kg no fue un factor crucial en este caso, ya que el cabezal de medición es comparativamente ligero. Tampoco se aprovecha al máximo la alta precisión de posicionamiento del robot gracias a la precisa supervisión óptica de la posición del cabezal de medición. Sin embargo, el Motoman GP12 ofrece un amplio alcance de 1440 mm. Para componentes más grandes y más pequeños, la serie Motoman GP también incluye otras versiones de modelos con un alcance de 550 a 4004 mm.

Los robots de la serie GP son accionados por el nuevo controlador de alto rendimiento Motoman YRC1000. Gracias a las interfaces abiertas, esta generación de controladores está predestinada a utilizarse en entornos de red y de la industria 4.0. La consola de programación del controlador YRC1000 -la más ligera de su categoría con solo 730 g- está dispuesta de forma ergonómica y clara. La pantalla táctil permite un manejo intuitivo y, por tanto, un movimiento y desplazamiento sencillos con el cursor. En la pantalla de la consola de programación se puede seguir una simulación en 3D del movimiento del robot antes y durante la operación con el brazo robótico real. El controlador, extremadamente compacto y con un volumen de armario de sólo 125 litros, permite un aprovechamiento óptimo del espacio.

Resumen

Con MANTIS, la empresa MQS AG ha desarrollado una solución automatizada y totalmente integrable para la tecnología de medición, y un concepto completamente nuevo para la fábrica inteligente del futuro. Los versátiles robots de la serie Motoman GP de Yaskawa son el soporte ideal para este concepto gracias a su diseño estilizado, su amplia gama de modelos y sus interfaces abiertas.

Entrevista a Marc Cayuela CTO — Eleven Dynamics




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