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¿Por qué es importante el mecanizado CNC para la industria de la robótica?

2021-12-09

Hoy en día, los robots parecen estar en todas partes: en películas, aeropuertos, producción de alimentos e incluso trabajar en fábricas que fabrican otros robots. Los robots tienen muchas funciones y usos diferentes y, a medida que su fabricación se vuelve más fácil y barata, se vuelven cada vez más comunes en la industria. A medida que aumenta la demanda de robótica, los fabricantes de robots deben mantenerse al día, y un método básico de fabricación de piezas de robots es el mecanizado CNC. Este artículo aprenderá más sobre las partes estándar de los robots y por qué el mecanizado CNC es tan importante para la fabricación de robots.

 

El mecanizado CNC está hecho a medida para robots

 

En primer lugar, el mecanizado CNC puede producir piezas con plazos de entrega extremadamente rápidos. Casi después de haber preparado el modelo 3D, puede comenzar a utilizar máquinas CNC para fabricar componentes. Esto permite la iteración rápida de prototipos y la entrega rápida de piezas robóticas personalizadas para aplicaciones profesionales.

 

Otra ventaja del mecanizado CNC es que puede fabricar con precisión piezas que cumplen con las especificaciones. Esta precisión de fabricación es especialmente importante para la robótica, porque la precisión dimensional es la clave para fabricar robots de alto rendimiento. El mecanizado CNC de precisión puede mantener las tolerancias dentro de +/- 0,0002 pulgadas, y esta parte permite que el robot realice movimientos precisos y repetibles.


 

El acabado de la superficie es otra razón para utilizar el mecanizado CNC para producir piezas robóticas. Las partes que interactúan deben tener baja fricción. El mecanizado CNC de precisión puede producir piezas con una rugosidad superficial tan baja como Ra 0.8μm, o incluso menor después de operaciones de acabado como el pulido. Por el contrario, la fundición a presión (antes de cualquier acabado) suele producir una rugosidad superficial cercana a los 5 µm. La impresión 3D de metal producirá un acabado superficial más rugoso.

 

Finalmente, el tipo de material utilizado por el robot es el material ideal para el mecanizado CNC. Los robots necesitan poder mover y levantar objetos de manera constante, y necesitan materiales fuertes y duros. Estas propiedades necesarias se logran mejor procesando ciertos metales y plásticos. Además, los robots se utilizan a menudo para la fabricación personalizada o en lotes pequeños, lo que hace que el mecanizado CNC sea una opción natural para las piezas de los robots.

 

Tipos de piezas de robot fabricadas mediante mecanizado CNC

 

Con tantas funciones posibles, han evolucionado muchos tipos diferentes de robots. Hay varios tipos principales de robots que se utilizan comúnmente. El brazo único de un robot articulado tiene múltiples articulaciones, lo que mucha gente ha visto. También hay un robot SCARA (brazo robótico articulado de cumplimiento selectivo), que puede mover cosas entre dos planos paralelos. SCARA tiene una alta rigidez vertical porque su movimiento es horizontal. Las articulaciones del robot Delta están ubicadas en la parte inferior, lo que mantiene los brazos livianos y capaces de moverse rápidamente. Finalmente, los robots de pórtico o cartesianos tienen actuadores lineales que se mueven 90 grados entre sí. Cada uno de estos robots tiene una estructura diferente y diferentes aplicaciones, pero generalmente hay cinco componentes principales que componen el robot.

 

Existen principalmente varios tipos de robots de uso común. El brazo único de un robot articulado tiene múltiples articulaciones, lo que mucha gente ha visto. También hay un robot SCARA (brazo robótico articulado de conformidad selectiva) que puede mover objetos entre dos planos paralelos. SCARA tiene una alta rigidez vertical porque su movimiento es horizontal. Las articulaciones del robot delta están ubicadas en la base, lo que mantiene los brazos livianos y capaces de moverse rápidamente. Finalmente, los robots de pórtico o cartesianos tienen actuadores lineales que se mueven 90 grados entre sí. Cada uno de estos robots tiene una estructura diferente y diferentes aplicaciones, pero generalmente tiene 5 componentes principales:

 

1. Brazo robótico

 

Los brazos del robot son muy diferentes en forma y función, por lo que se utilizan muchas partes diferentes. Sin embargo, tienen una cosa en común, es decir, pueden mover o manipular objetos, ¡esto no es diferente de un brazo humano! Las diferentes partes del brazo del robot incluso llevan el nombre de nuestras propias partes: las articulaciones del hombro, el codo y la muñeca giran y controlan el movimiento de cada parte.

 

2. Efector final

 

El efector final es un accesorio adjunto al extremo del brazo del robot. El efector final le permite personalizar las funciones del robot de acuerdo con diferentes operaciones sin tener que construir un robot nuevo. Pueden ser pinzas, agarradores, aspiradoras o ventosas. Estos efectores finales suelen ser piezas mecanizadas por CNC hechas de metal (generalmente aluminio). Uno de los componentes está conectado permanentemente al extremo del brazo del robot. La pinza, ventosa u otro efector final real se adapta a este conjunto para que pueda ser controlado por el brazo del robot. Esta configuración con dos componentes diferentes facilita la sustitución de diferentes efectores finales, por lo que el robot se puede adaptar a diferentes aplicaciones. Puedes ver esto en la imagen de abajo. El disco inferior se atornillará al brazo del robot, lo que le permitirá conectar la manguera que opera la ventosa al dispositivo de suministro de aire del robot. Los discos superior e inferior son ejemplos de piezas mecanizadas por CNC.

               

(El efector final incluye muchas piezas de mecanizado CNC)

 

3. Motor

 

Todo robot necesita un motor para impulsar el movimiento de los brazos y las articulaciones. El motor en sí tiene muchas partes móviles, muchas de las cuales pueden ser procesadas por CNC. En términos generales, el motor utiliza algún tipo de carcasa mecanizada como fuente de alimentación y un soporte mecanizado que lo conecta al brazo robótico. Los cojinetes y ejes también suelen estar mecanizados por CNC. El eje se puede mecanizar en un torno para reducir el diámetro, o se puede mecanizar en una fresadora para agregar características como chavetas o ranuras. Finalmente, se puede utilizar fresado, electroerosión o tallado de engranajes para transferir el movimiento del motor a las articulaciones del robot u otros engranajes.

 

4. Controlador

 

El controlador es básicamente el cerebro del robot, que controla el movimiento preciso del robot. Como computadora del robot, acepta la entrada del sensor y modifica el programa que controla la salida. Esto requiere una placa de circuito impreso (PCB) para albergar los componentes electrónicos. Antes de agregar componentes electrónicos, la PCB se puede procesar mediante CNC para lograr el tamaño y la forma requeridos.

 

5. Sensor

 

Como se mencionó anteriormente, el sensor recibe información sobre el entorno circundante del robot y la envía al controlador del robot. El sensor también necesita una PCB, que puede ser procesada por CNC. A veces, estos sensores también se instalan en carcasas mecanizadas por CNC.

 

6.Accesorios personalizados y dispositivos fijos.

 

Aunque no es parte del robot en sí, la mayoría de las operaciones del robot requieren dispositivos fijos y accesorios personalizados. Cuando el robot está trabajando en la pieza, es posible que necesite un dispositivo para arreglar la pieza. También puede usar accesorios para colocar piezas con precisión, que generalmente son necesarias para que los robots recojan o coloquen piezas. Debido a que generalmente son piezas personalizadas únicas, el mecanizado CNC es muy adecuado para accesorios.

 

 

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