Lograr la precisión del posicionamiento del transportador de automatización

Nov 05, 2023

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. Cuando se transporta un producto por transportador, la elección del equipo tendrá un gran impacto en la capacidad del sistema para entregar de manera confiable a una posición de destino, ya sea de naturaleza estacionaria (indexación) o dinámica. Este artículo explora algunos tipos de transportadores comunes y compara los rangos de precisión posicional que puede esperar con cada tipo.

A continuación, utilizaremos los resultados publicados por Dorner Manufacturing en 2019 para realizar comparaciones entre el rendimiento de la polea coronada y el transportador moleteado guiado en V, además de los datos publicados de varios fabricantes de transportadores. Múltiples factores pueden afectar la posición del producto final. Sin embargo, para esta discusión, se supone que el material se puede colocar con precisión y viajar sin deslizamiento sobre la superficie de la banda, y sin utilizar accesorios 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 brinda muchos beneficios fácilmente reconocibles. Si bien se entiende que son críticos, 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 los procesos de fabricación. Otro beneficio clave es la reducción del trabajo en proceso (WIP, por sus siglas en inglés), lo que puede resultar en una reducción de los costos de transporte de materiales o, en algunos casos, en pérdidas debido a la chatarra (la chatarra puede ocurrir cuando el material se coloca en contenedores o se manipula durante el transporte). Alternativamente, en algunas aplicaciones, los transportadores se pueden usar para aumentar intencionalmente el material como un amortiguador entre los procesos para mejorar la efectividad general del equipo (OEE). La seguridad puede ser un factor crucial para el uso de transportadores, ya que evitan que los trabajadores tengan contacto directo con la maquinaria y potencialmente pueden eliminar algunas lesiones por movimientos repetitivos.

Para este artículo, es importante aclarar algo de vocabulario. El seguimiento de la banda, como se usa aquí, se refiere al movimiento de lado a lado (eje x) que ocurre cuando se ejecuta un transportador de banda. Este movimiento se basa en la posición de la superficie de la correa en relación con la línea central del eje impulsor y del eje loco. Si bien suena similar, el seguimiento del transportador (eje y) se usa 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 transmisión y la distancia real que ha recorrido la correa. Esta variación es anticipada y la posición real es causada por un microdeslizamiento de la correa en el eje de transmisión.

Los transportadores de husillo coronado 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 ese momento, los transportadores se basaban principalmente en el diseño de husillo coronado. La corona se refiere a un eje con un diámetro ligeramente mayor en el centro de la superficie de accionamiento que en los bordes. El fenómeno físico de las cintas transportadoras que siguen el diámetro más grande del husillo y, por lo tanto, se autocentran o siguen, es fascinante. Este método de seguimiento del transportador se ha 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 la ruptura 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 ejecuta 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 accionado en el extremo de descarga.

Los resultados variarán según la longitud, el ancho y la velocidad configurados del transportador. Recientemente se realizó una prueba de este tipo y los resultados se encuentran a continuación.

Algunos fabricantes agregan una tira de guía en V en la parte posterior de la banda transportadora para permitir un seguimiento más preciso de la banda. Al aplicar una correa de este tipo a un transportador con ranuras de guía en V en la transmisión, las poleas locas y la placa de asiento del transportador, será menos probable que la correa se desplace o se desplace de un lado a otro. Este proceso de fabricación agrega costos pero tiene varias ventajas, incluida una configuración más sencilla. El moleteado o el patrón de diamante en relieve maquinado en los husillos también puede reducir el desplazamiento de la banda. 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 banda que pueden igualar las características de seguimiento de una banda con guía en V y eliminar la deriva. Este tipo de transportador puede ser de banda 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 más precisa de la posición. Observe que ahora no hay deriva.

Los transportadores de palets vienen en varios estilos que utilizan módulos de elevación y ubicación para el posicionamiento de palets. Si bien son más costosos, los transportadores de paletas ofrecen varios beneficios, incluida la colocación precisa del producto. La contrapartida es que el palé debe detenerse y levantarse 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 están destinados a ilustrar las pautas generales. Consulte siempre al fabricante de su transportador para conocer los datos publicados y la orientación general.

Estos transportadores son distintos de dos maneras. En primer lugar, el producto que se transporta no se desplaza directamente sobre una cinta flexible; por lo general, se anida en un accesorio fijado al palé, que actúa como transportador. El accesorio ayuda a garantizar que la alineación del producto sea consistente durante todo el proceso. La segunda diferencia es que son asincrónicos: las paletas individuales se mantienen en su lugar el tiempo suficiente para completar el proceso. Los palés se pueden liberar en una zona para permanecer en la cola o proceder directamente a la siguiente estación de elevación y ubicación.

Los diversos estilos de transportadores de tarimas incluyen cadenas flexibles, hebras dobles de centro abierto y rodillos de borde de centro abierto. Cada uno utiliza dispositivos de elevación y ubicación únicos pero similares para colocar con precisión el palet 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 ser 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 tendencia en la aplicación de transportadores estilo correa dentada, tanto de correa plana como de tipo fijo. Los transportadores de banda de precisión con servocontrol, capacidades de alta velocidad y rendimiento, y eliminación de la desviación de la banda son particularmente útiles en aplicaciones robóticas. Los transportadores de banda de sincronización de precisión son cada vez más populares, donde una combinación de alta precisión y rendimiento es fundamental. Siempre existirá la necesidad de transportadores tipo palet, ya que el trabajo de ensamblaje de alta precisión a menudo requiere más precisión que la que puede ofrecer cualquier estilo de banda actual.

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 Motion Design Magazine.

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