Regularmente, el técnico o supervisor asignado a la celda es el encargado de efectuar la instalación del robot industrial y el resto de los componentes que integran la celda. Posteriormente a que todo quedo instalado y conectado, se le proporciona al encargado o supervisor una copia de los planos eléctricos, neumáticos e hidráulicos que pueden ser de utilidad para mostrar las conexiones, así como la asignación de entradas y salidas y cómo se integran las señales hacia los equipos.

Es común que los ingenieros asignados a la celda y que no estuvieron presentes en la instalación no tengan el completo entendimiento de qué manera están efectuadas las conexiones y cómo se puede reactivar el ciclo de trabajo o puesta en marcha del robot una vez sea interrumpido su ciclo de trabajo por alguna avería o falla en el sistema.

El presente tema te ayudará a comprender cómo está efectuada la interacción entre el robot y el resto de los componentes que forman los distintos subsistemas de la celda. Identificando cómo reactivar la puesta en marcha del sistema en base al conocimiento de los distintos puertos de entrada/salida que conectan con la celda de manufactura y sus periféricos y cómo parar el ciclo de trabajo cuando éste no se encuentre funcionando de la forma apropiada.

Con esto conocerás cuáles son los puntos débiles del robot y cómo éste debe obedecer cuando se requiera que el sistema pare completamente por algún mal funcionamiento del sistema.

4.1 Identificación de entradas/salidas

Los dispositivos de entrada/salida del robot permiten introducir, y ver los datos del controlador. Para mandar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de control, comúnmente se utiliza una computadora adicional. Es necesario aclarar que algunos robots únicamente poseen uno de estos componentes.

En estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la realización de todas las funciones. Las señales de entrada y salida se obtienen mediante tarjetas electrónicas instaladas en el controlador del robot, las cuales le permiten tener comunicación con otros dispositivos en el interior de la celda de manufactura.

Alonso, J. et al (2004). Tecnologías de la Información y de la Comunicación: Ra-Ma

Se pueden utilizar estas tarjetas para comunicar al robot, por ejemplo, con las máquinas como fresadora y torno de control numérico. Estas tarjetas se componen de relevadores, los cuales mandan señales eléctricas que después son interpretadas en un programa de control. Estas señales nos permiten controlar cuándo debe entrar el robot a cargar una pieza a la máquina, cuándo deben empezar a funcionar la máquina o el robot, etc.

En nuestro caso en particular, el robot se conecta a la celda de manufactura por medio de señales entrada/salida, para poder realizar la integración y realizar la función de su trabajo correctamente, requiere la incorporación de estos elementos.

Adicionalmente, se incorpora un riel a la celda para efectuar la descarga de la pieza, posterior a que concluye el ciclo de maquinado. El primer paso consiste en definir las señales de entrada del robot, una vez definido el ciclo de tareas que se llevará a cabo. Para nuestro ejemplo, las señales de entrada del robot quedarían de la siguiente forma:

1. Máquina CNC lista para iniciar el ciclo de trabajo.
2. Máquina CNC termino el maquinado.
3. Artículo en estación de llegada en la banda transportadora.
4. Riel en posición carga máquina CNC.
5. Riel en posición entrega a banda transportadora.

El segundo paso consiste en definir las señales de salida del robot, las cuales son similares a las entradas, la diferencia radica en que se concluyó con la tarea asignada.

1. Término de cargarse la pieza a la máquina CNC.
2. Término la descarga de la pieza a la máquina CNC.
3. Término entrega de pieza a la banda transportadora.
4. Mueve riel a cargar pieza a máquina CNC.
5. Mueve riel a entregar pieza a la banda transportadora.

 El  esquema para las señales de entrada del robot, quedaría de la siguiente forma:

El  esquema para las señales de salida del robot quedaría de la siguiente forma

Entre otras funciones que se activan con las señales enviadas al robot se encuentran los ejes que facilitan el movimiento transversal del manipulador y las estaciones de ensamble, las cuales son utilizadas para sujetar las distintas piezas de trabajo. Adicionalmente se pueden agregar los siguientes dispositivos especiales:

1. Estación de posición sobre el transportador para la carga/descarga de piezas de trabajo.
2. Estación de inspección por computadora integrada con el robot.
3. Eje transversal para aumentar el volumen de trabajo del robot.
4. Estación de ensamble.

Un diagrama eléctrico general para un robot industrial MOTOMAN, donde se muestren esquemáticamente las entradas y salidas asignadas a cada uno de los componentes de la celda, típicamente se mostraría de la siguiente forma:

En un Robot marca FANUC, las entradas del robot son definidas mediante el comando RI, mientras que las salidas del robot se definen mediante RO. Las entradas y salidas robot son señales de entradas/salidas digitales precableadas entre el controlador y el conector (efector final) situada en el robot. La configuración es por lo tanto establecida y no modificable.

Imagen tomada de http://ocw.upc.edu/sites/default/files/materials/15012628/40169-3452.pdf Sólo para fines educativos.

Se trata de un conector hembra de 24 pines incorporado de serie en todas las unidades mecánicas. Su función es la de permitir la conexión del Efector final, de tal manera que el elemento terminal responda a la señal de salida y sujete la pieza de trabajo.

Existe una amplia gama de efectores finales necesarios para realizar una gran variedad de funciones de trabajos diferentes. Estos se pueden dividir en dos categorías principales:

• Pinzas
• Herramientas

4.2 Manejo de paros de emergencia

En la mayoría de los casos en general en las celdas de manufactura, todas las estaciones de trabajo cuentan con un paro de emergencia para detener el proceso en cualquier momento del ciclo de trabajo, con el fin de evitar accidentes.

 En el caso que se utilice el paro de emergencia, una vez superado el evento que motivó la parada, hay que asegurarse antes de volver a activar el mecanismo que no se vuelva a tomar la situación tomando las medidas oportunas. Adicionalmente es conveniente retirar las piezas que se encuentran en mitad de un recorrido siempre que sea posible. Después de deshabilitar el Paro de emergencia, será necesario que los elementos regresen a sus posiciones iniciales.

En el controlador principal del robot se ubican, en el centro del panel, los dispositivos asociados a los modos de marcha y paro convencional. En la parte derecha, se disponen los dispositivos asociados a la seguridad. Se prefiere no ubicar el paro de emergencia en medio del resto de dispositivos y se ha situado abajo a la derecha para evitar ambigüedades.

Un ejemplo de cómo se debe presentan los dispositivos de seguridad en el controlador se presenta en el siguiente esquema:

Imagen tomada de http://www.epsevg.upc.edu/hcd/material/lecturas/interfaz.pdf Sólo para fines educativos.

Generalmente, este dispositivo se activa ante una situación default,  provocado por cualquier tipo de falla, al momento de activarse el paro de emergencia, el armario de control del robot no permite entrada de potencia al servo amplificador, por lo que el robot nunca se moverá y permanecerá estático.

También se cuenta con un botón de paro de emergencia en la consola portátil (teach pendant), tal como se muestra en la siguiente figura:

Imagen tomada de http://www.robots.com/fanuc/controller/rj Sólo para fines educativos.

Cuando se acciona el pulsador de paro de emergencia en panel principal del operador en la consola portátil, el robot se detiene inmediatamente. Hay algunas situaciones en las que se  crean las condiciones de paro de emergencia por la combinación de la selección del modo de funcionamiento habilitación/ inhabilitación del robot, dependiendo del modo del manejo del robot que se haya elegido, a continuación se muestra un ejemplo de lo que estamos haciendo referencia.   
  
Interruptor deadman

Es una de las últimas funcionalidades añadidas a la consola portátil de robots industriales para considerar las situaciones de pánico. Consiste en un dispositivo que debe mantenerse presionada mientras se mueve cada uno de los ejes del robot. Al dejar de presionar el interruptor, el robot se para por emergencia, para prevenir una posible colisión entre el operario programador y el robot.

Generalmente, se ubica el interruptor en la parte posterior de la consola, tal como se muestra en la siguiente figura:

Imagen tomada de http://ocw.upc.edu/sites/default/files/materials/15012628/40169-3452.pdf Sólo para fines educativos.

4.3 Sincronización de componentes

En una disposición de robots utilizando transferencia intermitente, éste se encuentra en una posición estacionaria y constituye una posición a lo largo de la línea en la cual una pieza o producto se para durante su procesamiento. La ventaja que posee este sistema en aplicaciones de robots industriales es que la pieza se puede colocar en una posición y orientación fijada con respecto al robot durante su ciclo de trabajo.

Para que se pueda llevar a cabo la secuencia y sincronización del robot con el resto de los elementos de la celda, es necesario programar señales de salidas que coincidan con el valor del tiempo en que terminarían su tarea asignada. De esta forma se consigue que el robot ya esté preparado cuando la máquina CNC u otro elemento de la celda haya completado su tarea.

A continuación se presenta un ejemplo integrador, en base a nuestro ejemplo, que muestra la sincronización entre un robot industrial y una máquina CNC.

• Para poner el marcha el robot, es importante identificar las señales de entrada y salida, así como los periféricos, se debe saber leer diagramas eléctricos y la forma en la que se deben realizar las conexiones del robot.

  Asimismo, hacer hincapié en la forma que se tienen que parar el proceso en la celda en caso de una falla o para prevenir accidentes.

Asegúrate de poder:

• Entender el diagrama eléctrico de las conexiones del robot y cómo se interconecta con el resto de los periféricos de la celda.
• Identificar las señales de entrada y salida del robot, cómo en éstas se introduce al programa con los comandos requeridos por medio del panel principal.
• Accionar el paro de emergencia en caso de alarmas o que se pierde el control de la celda. Siempre es importante considerar esta medida de seguridad en caso de ser necesario.
• Identificar las señales de salida para especificar el tiempo que tardará la rutina de trabajo de un robot, así como la de la máquina herramienta que efectúa el ciclo de maquinado.

• Alonso, J. et al (2004). Tecnologías de la Información y de la Comunicación: Ra-Ma