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Ya no se busca el aumento de la capacidad, sino lograr una mayor flexibilidad

La robótica conquista las máquinas de envase y embalaje

15/03/2002
En la sala de envase y embalaje se encuentran cinco robots que trabajan en la preparación de un pedido. Hoy están envasando un surtido de bombones de alta calidad. El primero de los colegas de contextura de acero levanta el cartón e introduce las divisiones, dos robots colocan los diferentes tipos de bombones en las divisiones respectivas, el cuarto robot toma la tapa y cierra la caja, el último robot embala las cajas listas en otra caja de cartón. Este equipo de trabajo controlado electrónicamente también está en capacidad de asumir otras tareas en cualquier momento. Y si en algún sector hace falta un operador, se presenta uno de estos colegas y ayuda a recuperar el retraso. Esto es posible porque todos los robots están interconectados y equipados con sensores y garras articuladas universales.
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Así se verán muy pronto las secciones de envase y embalaje de los grandes productores de artículos de marca, ya que la industria de máquinas de envase y embalaje está ganando terreno vigorosamente en el sector de la automatización. La máquina de moldear, llenar y cerrar -lo último en máquinas de la década de los ochenta- poco a poco le ha ido cediendo el paso a los módulos controlados electrónicamente y que son combinables dependiendo del uso específico. La robótica significa la combinación de la ingeniería mecánica, electrónica, de instrumentación e informática. Los sensores suministran información sobre el entorno y registran los datos de producción. Para operar la máquina se requieren especialistas altamente cualificados en proceso de datos. Las máquinas son reprogramables mientras están en funcionamiento, lo que permite que se puedan adaptar a los respectivos procesos de producción. En vista de que los cambios de programa no implican laboriosos reajustes de los equipos, se puede producir lotes pequeños. Los adelantos tecnológicos ya no tienen como meta principal el aumento de la capacidad de las máquinas, sino lograr una mayor flexibilidad que permita reducir los tiempos de preparación de las máquinas.

Hasta hace 20 años aún predominaba la mecánica, que representaba 80 por ciento de los costes de desarrollo, y el software llegaba a sólo cinco por ciento. Entretanto las inversiones para desarrollos tecnológicos de software y mecánica son del 40 por ciento.

Hasta hace 20 años aún predominaba la mecánica, que representaba 80 por ciento de los costes de desarrollo, y el software llegaba a sólo cinco por ciento
Los proyectos de robots dependen de las exigencias de los usuarios y constructores de las máquinas. Para los usuarios resulta importante la flexibilidad, la rentabilidad y la seguridad funcional de la máquina, mientras que el fabricante prefiere bajar los costes de producción y de servicio técnico y lanzar pronto su producto al mercado. Y es que las empresas con ciclos de desarrollo tecnológico cortos podrán observar el mercado durante más tiempo y adaptarse mejor a las evoluciones actuales. El mercado de productos electrónicos exige constantemente ciclos innovadores menores y que al mismo tiempo aumente la funcionalidad de los productos, por ejemplo mediante la miniaturización de los componentes.
Las plataformas de comunicación abiertas son pieza fundamental del mantenimiento online
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El uso creciente de la electrónica en las máquinas de envase y embalaje ha contribuido a que hoy en día la técnica de accionamiento se caracterice no sólo por la operatividad y seguridad funcional, sino también por la comodidad del manejo y la forma simple de poner en marcha las máquinas. Los diseños modernos de bus de campo que también incluyen los accionamientos, contribuyen a acortar los tiempos de mantenimiento. Esto redunda en una reducción considerable de los costes en plantas envasadoras. Esto no se refiere sólo al servicio técnico mediante diagnóstico y mantenimiento online, sino también a los costes operativos directos, como ahorro de energía y la posibilidad de reproducir las fases del proceso independientemente de las influencias del entorno, gracias al rendimiento óptimo de las máquinas completamente automatizadas.

Sin embargo, no siempre es posible emitir un juicio con validez general respecto a la técnica de accionamiento "más adecuada". El traslado de los componentes de control y mando del armario de distribución al proceso de la planta, así como la aplicación de funciones adicionales descentralizadas para aliviar el sistema central de control programable es por lo que se han impuesto los componentes de accionamiento descentralizados.

En muchas plantas, además de accionamientos con regulación de velocidad, existen motorreductores no regulados
Los interfaces del bus de campo asumen no sólo la conexión con los diversos sistemas de bus, tales como Profibus, Interbus, DeviceNet y CANopen, sino que también realizan funciones de control locales. De esta manera se logra reducir el volumen de datos en el bus y el período de los ciclos; además se alivia el control principal. Estas ventajas suponen un dimensionamiento menor. Los interfaces de bus de campo actualmente pueden realizar operaciones lógicas o tareas de posicionamiento simples.

En muchas plantas, además de accionamientos con regulación de velocidad, existen motorreductores no regulados. Aquí también se está imponiendo la tendencia hacia soluciones descentralizadas, ya que sólo de esa manera existe la posibilidad cierta de ahorro mediante

· armarios de distribución más pequeños,

· cables de energía y control más cortos,

· la continuidad de las líneas de alimentación de energía y del bus de campo

· y la puesta en marcha de unidades aún antes del despacho.

Los sistemas de accionamiento descentralizados son indispensables para la modularización y estandarización sistemática de partes de máquinas de uso frecuente. Cables de sistema a la medida, conexiones enchufables y la descarga automática de los datos de configuración acortan los tiempos de puesta en marcha en el lugar donde se encuentra la instalación. También en caso de fallos esta tecnología reduce a un mínimo los tiempos de parada.

Las plataformas de comunicación abiertas son pieza fundamental del mantenimiento online. Con el PC y el módem los constructores de plantas tienen acceso a las máquinas con fines de mantenimiento y, además, pueden revisar los datos del aparato hasta el último bit. El interfaz estándar OLE de control de procesos OPC establecido por Microsoft y otros fabricantes de módulos de automatización, garantiza una posibilidad de comunicación de estructura simple. La interfaz de control de procesos OLE reduce considerablemente la cadena de costos desde la ingeniería hasta la visualización de los datos operativos. El acoplamiento a servidores de la red y el manejo a través de navegadores permite el mantenimiento online, lo que ahorra muchos gastos y tiempo, especialmente si las máquinas han sido despachadas al exterior. Los nuevos tipos de módulos de diagnóstico supervisan las instalaciones de manera autónoma y recogen datos importantes. En los casos en que se esté gestando un fallo, estos módulos están en capacidad de notificar la situación a los técnicos de mantenimiento por correo electrónico o por servicio de mensaje corto, SMS. De esta manera se puede abordar a tiempo cualquier problema sin necesidad de estar conectado permanentemente con la máquina.

Se puede decir que los contadores electrónicos con preselección son unos sabelotodo con inteligencia propia. Muchas veces los contadores hasta trabajan más rápido que el sistema de control programable, lo cual resulta ventajoso si se usan controles pequeños. Con frecuencia se puede conectar directamente un generador incremental de impulsos, evitando así que el sistema de control se encargue del procesamiento de la señal. Resulta práctico instalar los contadores y el sistema de control en el armario de distribución directamente en una barra normalizada según DIN.

Para medir el desplazamiento con precisión reproducible se han impuesto tres procedimientos: inductivo, óptico y magnetoestrictivo. Los sensores inductivos trabajan conforme al mismo principio que los interruptores de aproximación inductivos: Ambos generan un campo alterno electromagnético. La pieza de metal que penetre en este campo alterno producirá determinadas señales. En vista de que los diferentes metales, como el hierro, el aluminio y el acero especial producen diferentes señales, será necesario ajustar de nuevo los sensores cada vez que cambie el material. Por otra parte, esta propiedad de los sensores también sirve para detectar materiales diferentes y evitar por consiguiente posibles fallos.

Los captadores ópticos funcionan indistintamente del material que se vaya a detectar; sólo es necesario que la superficie sea susceptible de reflexión. La posición de un objeto se determina mediante un rayo láser. Este principio se utiliza con frecuencia para escalas de medición que van de pocos milímetros a diez metros de distancia. Aplicando diodos de láser con rayo visible es muy simple instalar estos sensores.

Los sensores magnetoestrictivos aprovechan la propiedad que tienen algunos metales y aleaciones de dilatarse durante la magnetización. Esto hace que se genere un impulso eléctrico que determina con gran precisión la posición de un objeto. Este sistema funciona sin contacto y también es efectivo a través de la pared de una carcasa de aluminio o acero especial, de manera que se puede utilizar en sistemas herméticos de la clase de protección IP 67.



Barreras fotoeléctricas a buen precio

En vista de que los precios de los dispositivos de carga acoplada CCD han bajado violentamente, esta tecnología ha conquistado también los sistemas de sensores optoelectrónicos, por lo que se pueden crear barreras fotoeléctricas a buen precio. Éstas se pueden utilizar, por ejemplo, para controlar bordes de bandas de papel o de plástico, para captar diámetros y, en general, para el aseguramiento de la calidad. Los telémetros ópticos también ofrecen un amplio abanico de aplicaciones. Éstos sirven para fines de posicionamiento o para supervisar niveles de llenado o volúmenes. Los resultados del control que proporcionan los sistemas automatizados de procesamiento de imágenes son objetivos y se pueden reproducir en cualquier momento; hasta permiten realizar un control online cuando se trata de procesos rápidos.

Mejor control de calidad

En la automatización y el registro de datos operativos se considera a los sensores como unidades funcionales indispensables. En el escenario antes descrito, el procesamiento de imágenes desempeña un papel decisivo ya que sólo un robot "veedor" está en condiciones de colocar las diferentes formas de confites en las divisiones respectivas. El procesamiento industrial de imágenes ha alcanzado un desarrollo tecnológico formidable en los últimos años. Los procesos de reconocimiento y evaluación se pueden activar haciendo clic con el ratón, están integrados en el sistema y facilitan la incorporación y el manejo. Mediante el procedimiento de aprendizaje virtual es posible entrenarse a distinguir las muestras buenas de las malas. De tal manera que los procesos de tratamiento de imágenes también se pueden aplicar para controlar la calidad y la producción, identificar el modelo, revisar si hay etiquetas y marcas y determinar su posición, así como leer códigos de barras e informaciones en caracteres normales.

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