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Julio de 2017 Página 1 de 2

Tecnología de conexión sin contacto entre el control y la herramienta para robots industriales

Jaime Cabrera Martínez

Los sistemas de bus de campo han sustituido el cableado paralelo (hilo a hilo), ofreciendo múltiples ventajas, entre ellas, una disminución significativa del desgaste.

La robótica supuso un cambio radical en la mejora de la productividad y la calidad en la pasada revolución industrial. Las fábricas de automóviles son un claro de ejemplo de aplicación de estos elementos. Gracias a ellos se automatizaron tareas complejas que requerían una elevada precisión y que limitaban la capacidad de producción.

Actualmente, en una fábrica de coches encontramos cientos de robots que se encargan de tareas complejas y precisas en las áreas de soldadura y pintura, reduciendo el tiempo necesario para estos procesos y garantizando una calidad uniforme en el acabado de las autopartes.

La Cuarta Revolución Industrial o Industria 4.0 está transformando nuestros sistemas de fabricación de manera que estos sean mucho más flexibles, productivos y eficientes. Los robots seguirán teniendo un papel fundamental, ya que cada vez se utilizarán en tareas más diversas e interactuarán con los operarios durante los procesos de producción.

Generalmente un robot utiliza una herramienta o útil con una finalidad concreta, como por ejemplo una pinza de soldadura, una herramienta volteadora o una para pintar. Esta herramienta se controla desde un cuadro de control, por lo que hay que transmitir las señales, la potencia y los datos entre ambos.

En el pasado se utilizaba el conexionado paralelo (hilo a hilo) para transmitir las señales y la alimentación. Hoy en día los sistemas de bus de campo han sustituido este tipo de cableado, ofreciendo múltiples ventajas. La conexión paralela implicaba utilizar un elevado número de hilos, creando un conexionado más complejo y que se incrementaba a medida que crecía el número de señales. Igualmente, cada herramienta requería sensores y actuadores específicos, y esto provocaba que el cableado de cada robot fuera diferente.

Gracias al cableado en bus de campo la mayoría de estos problemas quedan completamente solucionados. En este tipo de conexión, los sensores y actuadores de la herramienta se conectan a un dispositivo de bus de campo generalmente con un IP elevado. De esta forma, entre el controlador y la herramienta ya solo es necesario llevar datos y potencia. Esto simplifica enormemente el cableado, ya que con dos únicos cables está resuelta la comunicación.


Cableado de bus de campo
Hoy por hoy, los protocolos más utilizados son los basados en tecnologías Ethernet (Profinet, Ethernet/IP, etcétera). Los fabricantes de automóviles en conjunto con los de componentes para la automatización y diferentes asociaciones han desarrollado grupos de trabajo para la estandarización de este tipo de soluciones. Por ejemplo, el consorcio alemán de fabricantes de automóviles (AIDA), en cooperación con la asociación de Profibus, han definido que Profinet sea el sistema de bus de campo para sus aplicaciones. Además se ha estandarizado un sistema de conexionado basado en la tecnología Push-Pull para la comunicación entre el control y la herramienta para robots. Mediante estos conectores y gracias a la utilización de cajas de interconexión ubicadas en los diferentes ejes del robot, es posible establecer una comunicación fiable y segura entre el control y la herramienta.

Los robots suelen estar en ambientes de trabajo complicados, con ruidos, problemas de equipotencialidad y distancias elevadas (lo cual suponía un problema debido al alto número de interconexiones). Por estos motivos se generó una alternativa al cableado tradicional de cobre mediante fibra óptica POF.

Gracias al cableado mediante bus de campo y las tecnologías mencionadas es posible solventar un gran número de problemas que existían en otras décadas. Entre ellas podemos citar las siguientes:

  • Reducción del número de cables a únicamente dos: Potencia y Datos.
  • Estandarización de los conectores y dispositivos de conexionado.
  • Conexiones más robustas y fiables.
  • Estandarización del cableado entre el control y la herramienta: todos los robots se conectan de la misma forma
  • Puesta en marcha mucho más rápida: conexión por tramos con tecnología Push-Pull.
  • Tiempos de parada reducidos con reparaciones más simples.
  • Diagnóstico extendido gracias a la utilización de sistemas de bus de campo como Profinet que facilitan toda esta información.
  • Solución a problemas de ruidos y de equipotencialidad.

Próximos avances: transmisión sin contacto
El principal problema que sigue existiendo es el desgaste de las conexiones. Debido al alto número de tracciones al efectuar tareas repetitivas, los conectores sufren desgaste y acaban provocando errores, por lo que deben de ser sustituidos.

Aunque ya existen soluciones para mitigar este tipo de problemas, por ejemplo mediante el uso de repetidores intermedios que son capaces de analizar la calidad de la conexión y avisar con anterioridad a que esta se pierda para poder aplicar un mantenimiento preventivo, se están analizando alternativas que las solventen definitivamente.


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Acerca del autor

Jaime Cabrera Martínez

Responsable mercado maquinaria Iberia Weidmüller SA
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