Lograr la precisión del posicionamiento del transportador de automatización

A medida que la automatización de la fabricación avanza rápidamente, los transportadores no solo se utilizan para el transporte sino también para la colocación precisa de materiales (o productos). A menudo se les exige que entreguen el producto en una ubicación precisa de manera constante. Al transportar un producto mediante un transportador, la elección del equipo afectará en gran medida la capacidad del sistema para entregarlo de manera confiable a una posición objetivo, ya sea de naturaleza estacionaria (indexación) o dinámica. Este artículo explora algunos tipos de transportadores comunes y compara los rangos de precisión posicional que podría esperar de cada tipo.

A continuación, utilizaremos los resultados publicados por Dorner Manufacturing en 2019 para comparar el rendimiento del transportador con polea coronada y con guía en V moleteado, además de datos publicados de varios fabricantes de transportadores. Múltiples factores pueden afectar la posición final del producto. Sin embargo, para esta discusión, se supone que el material se puede colocar con precisión y desplazarse sin deslizamiento sobre la superficie de la correa y sin utilizar fijaciones adicionales.

Históricamente, los transportadores simplemente han proporcionado un método para transportar productos de un lugar a otro. El uso de transportadores en la fabricación es ampliamente aceptado como esencial, ya que proporcionan muchos beneficios fácilmente reconocibles. Si bien se entienden como fundamentales, a menudo son una ocurrencia tardía en el proceso de diseño del sistema.

Uno de los beneficios más reconocidos es la reducción de la mano de obra involucrada en el transporte del producto entre procesos de fabricación. Otro beneficio clave es la reducción del trabajo en proceso (WIP), que puede resultar en menores costos de transporte de material o, en algunos casos, pérdida debido a desechos (los desechos pueden ocurrir cuando el material se coloca en contenedores o se manipula durante el transporte). Alternativamente, en algunas aplicaciones, se pueden usar transportadores para aumentar intencionalmente el material como amortiguador entre procesos para mejorar la efectividad general del equipo (OEE). La seguridad puede ser un factor crucial en el uso de transportadores, ya que evitan que los trabajadores tengan contacto directo con la maquinaria y pueden eliminar potencialmente algunas lesiones por movimientos repetitivos.

Para este artículo, es importante aclarar algo de vocabulario. El seguimiento de la correa, como se usa aquí, se refiere al movimiento de lado a lado (eje x) que ocurre cuando una cinta transportadora funciona. Este movimiento se basa en la posición de la superficie de la correa con respecto a la línea central del eje impulsor y tensor. Si bien suena similar, el seguimiento del transportador (eje y) se utiliza en aplicaciones de robots donde la velocidad del transportador en movimiento se calcula para que un robot pueda recoger o colocar objetos en movimiento en la superficie dinámica. El término deriva se refiere a la discrepancia entre la distancia de rotación recorrida por la circunferencia del husillo de accionamiento y la distancia real que ha recorrido la correa. Esta variación se anticipa y la posición real es causada por un microdeslizamiento de la correa en el husillo de accionamiento.

Los transportadores de husillo coronados se han utilizado para mover carbón y minerales desde su invención en 1892 por Thomas Robins. En 1913, Henry Ford introdujo la cinta transportadora en su línea de montaje en Ford Motor Company. En aquella época, los transportadores dependían principalmente del diseño de husillo coronado. La corona se refiere a un husillo con un diámetro ligeramente mayor en el centro de la superficie de accionamiento que en los bordes. Es fascinante el fenómeno físico de las cintas transportadoras que siguen el diámetro más grande del husillo y, por lo tanto, se centran o se desplazan por sí mismas. Este método de seguimiento del transportador ha sido aceptado durante más de un siglo.

Cuando se empuja hacia un lado, la correa encontrará automáticamente su camino de regreso al centro del eje. El hecho de que el cinturón se autocentre después de una interrupción reconoce que también puede desviarse hasta cierto punto o ser empujado lateralmente fuera de lugar. Esto puede suceder por varias razones, como inconsistencias en la correa, carga desigual en la correa o transferencia de material dentro o fuera de un transportador con fuerzas laterales, como una transferencia lateral de productos. Vale la pena señalar que cuando se corre en la dirección no preferida, la capacidad de la polea abombada para seguir con precisión es bastante pobre. La dirección preferida es con la polea del husillo conducida en el extremo de descarga.

Los resultados variarán según la longitud, el ancho y la velocidad configurados del transportador. Recientemente se realizó una de esas pruebas y los resultados se muestran a continuación.

Algunos fabricantes agregan una tira guía en V en la parte posterior de la cinta transportadora para permitir un seguimiento más preciso de la cinta. Al aplicar una correa de este tipo a un transportador con ranuras de guía en V en la transmisión, poleas locas y la placa de base del transportador, será menos probable que la correa se desplace o se desvíe de un lado a otro. Este proceso de fabricación añade costos pero tiene varias ventajas, incluida una configuración más sencilla. El patrón moleteado o de diamante en relieve mecanizado en los husillos también puede reducir la deriva de la correa. Sin embargo, este patrón es menos práctico cuando se aplica a una polea abombada. Los resultados tanto para el seguimiento como para la deriva pueden ser significativos. Observe que el movimiento lateral y axial ha disminuido.

Los transportadores de precisión son una categoría algo nueva de transportadores de correa que pueden igualar las características de seguimiento de una correa con guía en V y al mismo tiempo eliminar la deriva. Este tipo de transportador puede ser de cinta plana o fijo. Si bien más adelante en este artículo se mencionan métodos más precisos de colocación de productos, este estilo de transportador puede ser una alternativa de menor costo. Agregar un servomotor a un transportador con correa de precisión puede mejorar sus capacidades de rendimiento, como velocidades más altas, aceleraciones más altas y una indexación de posición más precisa. Observe que ahora no hay deriva.

Los transportadores de paletas vienen en varios estilos que utilizan módulos de elevación y ubicación para el posicionamiento de paletas. Si bien son más costosos, los transportadores de paletas ofrecen varios beneficios, incluida la colocación precisa del producto. La desventaja es que el palé debe detenerse y elevarse hasta su ubicación mediante pasadores que se alinean con la base del palé. La precisión del transportador de paletas no se ve afectada por la deriva o el desvío, ya que la paleta se detiene para un posicionamiento preciso.

Los números de precisión presentados variarán y tienen como objetivo ilustrar pautas generales. Consulte siempre al fabricante de su transportador para conocer los datos publicados y la orientación general.

Estos transportadores se distinguen de dos maneras. En primer lugar, el producto que se transporta no viaja directamente sobre una correa flexible; generalmente está encajado en un soporte fijado al palet, que actúa como soporte. El accesorio ayuda a garantizar que la alineación del producto sea consistente durante todo el proceso. La segunda diferencia es que son asincrónicos: los palés individuales se mantienen en su lugar el tiempo suficiente para completar el proceso. Los pallets se pueden liberar en una zona para permanecer en la cola o pasar directamente a la siguiente estación de elevación y ubicación.

Los diversos estilos de transportadores de paletas incluyen cadena flexible, doble hebra de centro abierto y rodillos de borde de centro abierto. Cada uno utiliza dispositivos de elevación y ubicación únicos pero similares para posicionar con precisión la plataforma una vez que llega a la estación de elevación y ubicación. Observe ahora que tanto el movimiento lateral como el movimiento axial son muy pequeños.

Al comprender las características de precisión posicional de varios transportadores (Tabla 1), puede seleccionar y aplicar un producto adecuado para satisfacer o superar las necesidades de su aplicación. Si bien puede resultar tentador elegir el producto menos costoso para mover y colocar productos, es importante recordar el impacto que esto puede tener en el OEE de su equipo. La incapacidad del producto instalado para cumplir con sus requisitos de precisión posicional puede afectar significativamente sus capacidades de producción en términos de calidad y rendimiento.

Recientemente, hemos visto la aplicación de tendencia de transportadores con correa dentada, tanto de correa plana como fija. Las cintas transportadoras de precisión con servocontrol, capacidades de alta velocidad y rendimiento, y eliminación de la deriva de la cinta son particularmente útiles en aplicaciones robóticas. Las cintas transportadoras de sincronización de precisión son cada vez más populares, donde es fundamental una combinación de alta precisión y rendimiento. Siempre habrá una necesidad de transportadores tipo paleta, ya que el trabajo de ensamblaje de alta precisión a menudo requiere más precisión que la que cualquier estilo de correa actual puede ofrecer.

Este artículo fue escrito por Dan Toynton, especialista en transportadores, Motion Ai (Birmingham, AL). Para mas informacion, visite aqui .

Este artículo apareció por primera vez en la edición de abril de 2023 de la revista Motion Design.

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