Aplicación destacada de Farason Corporation: Gestión de cables del brazo robótico

Durante más de treinta años, Farason Corporation ha diseñado y suministrado sistemas de automatización y robótica personalizados a fabricantes, enviando más de 900 máquinas a Norteamérica, Asia, Sudamérica y Europa. El equipo de Farason incorporó las impresoras 3D de Markforged para aumentar las oportunidades de diseño y producción, en línea con el compromiso de Farason de ofrecer soluciones únicas que se adapten específicamente a los retos a los que se enfrentan sus clientes. El equipo de Farason diseñó unas abrazaderas de tubo impresas en 3D que guían las líneas de aire a lo largo de un brazo robótico.

El equipo de Farason se topó con una complicación a la hora de diseñar una máquina elevadora de solapas de cajas para una línea que desencaja productos de la fábrica para transferir pequeños productos envasados a líneas de embalaje para su distribución y venta al por menor. Mientras probaban la nueva máquina, detectaron problemas en una unidad de producción posterior donde las cajas abiertas se atascaban durante el proceso de descarga. ¿La solución? Aumentar el grado de rotación antes en la máquina elevadora de solapas de cajas para doblar más hacia abajo el pliegue de cartón y evitar que las solapas interiores se enganchen al volcar la caja. Para resolver este problema fue necesario ajustar y reprogramar el robot elevador de cajas con abrazaderas de guía de tubo impresas en Onyx®, pero el equipo también observó que debía replantearse la organización de los cables en el brazo del robot.

La gestión de cables no es un problema desconocido para los fabricantes de máquinas de envasado. En el entorno de una fábrica, siempre es necesario encontrar las posiciones y los ángulos adecuados para fijar, encintar, flejar, guiar y gestionar de cualquier otro modo los distintos cables y tubos necesarios para integrar sistemas de accionamiento y sensores de otros fabricantes en los equipos de automatización. Pero cuando se añaden movimientos complejos de brazos robóticos multieje, especialmente con componentes que realizan grandes rotaciones, estos problemas de gestión de los tubos dejan de ser una mera cuestión de orden y se convierten en una grave preocupación, sobre todo si el cliente es quien deberá mantener y reparar el enrutamiento a través de varias instalaciones por su cuenta.

En el pasado, para una aplicación como esta se habrían utilizado más bridas y cinta adhesiva convencionales. En palabras de Weder: "Probablemente lo habríamos repetido un montón de veces hasta que quedara bien". Pero la historia de la máquina no acaba con la entrega: con el tiempo, los propios técnicos de la fábrica asumirían la responsabilidad de revisar y mantener la máquina. "Si un técnico de la fábrica tiene que desmontarla para limpiarla y luego vuelve a instalar parte de ella de forma incorrecta, esto se convierte en una gran incógnita para la máquina".

La acción ajustada programada para el brazo FANUC y la gran rotación de la barra de elevación de la solapa de la caja significaban que el diseño de la gestión de los tubos desempeñaba un papel funcional en el plan de implantación a largo plazo de la máquina. Markforged ayudó al equipo de Farason a abordar estas necesidades con una solución de acabado profesional que fue bien recibida por el cliente: una solución diseñada desde el principio teniendo en cuenta la facilidad de acceso para las futuras tareas de reparación y mantenimiento.

El equipo de Farason diseñó una serie de abrazaderas de tubo impresas en 3D para guiar las dos líneas de aire desde un generador de vacío montado en el robot hasta cada lado de una barra con pinzas de vacío para levantar las solapas de la caja. A lo largo de esta solución de gestión de cables, se dio al tubo la holgura suficiente para evitar dobleces, tensiones o caídas de presión mientras se desplazaba por el eje de rotación de cada etapa sin retorcerse ni engancharse.

Richard Cook, ingeniero de soporte de I+D de Farason, diseñó la máquina y trabajó con Weder para mostrarle los problemas que podría resolver una solución de gestión de cables impresa en 3D. "Puede parecer una simple gestión de tubos, pero aquí cumple una función muy seria", explica Cook. "Por la forma en que el robot se articula hacia arriba y alrededor, esas abrazaderas y el conector del extremo son necesarios para mantener el tubo y el accesorio bien ajustados a la barra para que no interfiera con la tapa de la caja".

La máquina se diseñó para poder abrir cinco tamaños de caja diferentes, con anchos y largos distintos. Cook demostró lo importante que era encontrar una forma única de enfocar ese problema en lugar de limitarse a cablear para una sola posición, "porque eso nos daba la posibilidad de seguir el radio que hace la aleta para cada una de las opciones".

El equipo fabricó con impresoras de Markforged y el material Onyx las piezas listas para la producción que se enviarían con la máquina.

La solución de Markforged creada para esta aplicación introdujo un nuevo concepto para su equipo. "Hemos plasmado físicamente la 'intención del diseño' [para la gestión de cables] de forma permanente mediante el uso de piezas impresas", señala Christian. "Y esto garantiza que la máquina siempre volverá a montarse de la misma forma en que llegó".

Ventajas de Markforged

• Cree soluciones personalizadas de integración de robots.
• Reduzca a horas el tiempo de producción de piezas listas para fabricar.
• El equipo de Farason informó de que reducen los costes de las piezas hasta un 90 % en comparación con la producción de piezas similares fuera de la fábrica.
• Aumente la eficacia general de los equipos (OEE), evite problemas en las unidades de producción sobrecargadas y mantenga la actividad de la línea.
• Reduzca los costes de inventario imprimiendo bajo demanda.