Los manipuladores con dos brazos principales han demostrado ser útiles en el apilamiento de moldes, el etiquetado dentro del molde, la moldeación por inserción y diversas operaciones de procesamiento posterior al moldeo. Este concepto se ha desarrollado hasta el punto de que un manipulador convencional puede contar con dos ejes de tracción, y cada eje de tracción puede seleccionar entre un brazo simple o un brazo doble.

Durante muchos años, el manipulador de coordenadas cartesianas ha sido el tipo de diseño predominante en el proceso de moldeo por inyección. Por lo general, está compuesto por tres ejes lineales: el eje de avance y retroceso, el eje de elevación y el eje de transporte. Cuando se abre el molde, el eje de elevación posiciona el dispositivo de agarre para capturar la pieza moldeada dentro del molde. A continuación, el eje de avance y retroceso se desplaza hacia atrás para extraer la pieza moldeada, y luego el eje de elevación se retrae, permitiendo que el molde se cierre y continúe con el siguiente ciclo. Posteriormente, el eje de transporte se encarga de trasladar las piezas, que son llevadas hasta el área de descarga mediante los ejes de elevación y de avance‑retroceso.

Poco después, con el fin de satisfacer la necesidad de extraer la puerta del molde de tres placas simultáneamente, el manipulador cartesiano incorporó un eje adicional de carrera de elevación, ubicado detrás del brazo principal de elevación.

En el desarrollo de múltiples brazos del manipulador de coordenadas cartesianas, el primer paso consiste en añadir un brazo auxiliar detrás del brazo elevador principal para extraer la puerta del molde de tres placas.

Evolución del segundo brazo principal

Años más tarde, el brazo de elevación secundario mencionado anteriormente fue sustituido por un segundo brazo de elevación principal. Ahora es posible utilizar manipuladores lineales para apilar moldes y extraer piezas moldeadas de ambos lados de una pila simultáneamente. Estas aplicaciones son muy frecuentes en el mercado del embalaje.

Con el avance de la tecnología de los manipuladores, la programación se ha vuelto más sencilla y las herramientas finales (EOAT) han ido cada vez más avanzadas, lo que ha hecho posibles nuevas aplicaciones. El uso de manipuladores de “doble brazo principal” para operaciones de pre‑y post‑moldeo se ha generalizado. Entre las operaciones típicas de pre‑moldeo figura la inserción automática de insertos antes de la inyección; estos insertos, destinados al sobremoldeo, pueden ser piezas metálicas mecanizadas o fundidas por Kowey, e incluso piezas plásticas moldeadas.

Hoy en día, los manipuladores de doble brazo principal se utilizan ampliamente en diversos sectores: en aplicaciones médicas, se emplean para sobremoldear insertos roscados o ventanas transparentes; en el sector automotriz, para sobremoldear cubiertas de elastómero o estructuras reforzadas con metal; en aplicaciones electrónicas y domésticas, para sobremoldear protectores RFI o conectores para terminales encapsulados; y en aplicaciones militares, para integrar circuitos electrónicos o sobremoldear materiales resistentes a impactos y con propiedades de absorción acústica.

En las aplicaciones de operación antes y después del moldeo, el uso de manipuladores de doble brazo principal es cada vez más frecuente, abarcando tareas como la inserción de insertos, la colocación de etiquetas en el molde, la eliminación de puertos de inyección, la inspección, el plegado de bisagras y el ensamblaje, entre otras.

Casi todos los sectores se beneficiarán de las aplicaciones de etiquetado en molde (IML). Estas etiquetas pueden estar fabricadas con película plástica, plástico rígido o metal, y sus usos abarcan desde etiquetas de advertencia en cortacéspedes hasta marcas graduadas en instrumentos quirúrgicos y elementos de identificación en automóviles.

Otro uso del segundo brazo principal consiste en cambiar la orientación de la pieza, como se muestra en el estand de Yushin en la feria NPE 2015: se agarra la base del frasco de marihuana medicinal mediante el EOAT para extraerlo del molde. Sin embargo, estos frascos deben colocarse en la estación de tapado con la boca hacia arriba. Para evitar que el ciclo de moldeo total se prolongue, la empresa ha adoptado un manipulador de doble brazo principal con EOAT opuestos. Tras retirar la pieza del molde, el EOAT que sujeta la base del frasco se enfrenta a otro EOAT, que a su vez agarra el lado abierto del frasco. De este modo, los envases pueden colocarse correctamente en el dispositivo de fijación cerrado, y el tiempo del ciclo no se ve afectado, ya que las piezas se reorientan durante el desplazamiento hasta el dispositivo.

El segundo brazo principal también puede utilizarse para el ensamblaje de productos. Como lo demostró Yushin en NPE 2012 y NPE 2015, se empleó un conjunto de moldes de 8 piezas para conformar un robot de juguete llamado “Eddie”. Las piezas se desmoldan mediante el EOAT del brazo principal, que luego se reposiciona. A continuación, las 6 piezas se transfieren al EOAT del segundo brazo maestro. Cuando las dos primeras piezas se colocan en un dispositivo de ensamblaje, la pieza situada en el segundo EOAT se reposiciona de modo que quede alineada con precisión respecto de las dos primeras piezas y de la ranura de bloqueo. Una vez completado todo el ensamblaje, el tercer EOAT extrae a “Eddie” del dispositivo y lo coloca erguido sobre la cinta transportadora. Eddie fue fabricado en menos de 1 minuto sin intervención manual.

Las ocho piezas moldeadas en el molde de la manga se ensamblan para formar el robot juguete Eddie. En las exposiciones NPE 2012 y NPE 2015, un robot de doble brazo mostró este proceso de ensamblaje.

Las operaciones posteriores al moldeo que puede realizar el segundo brazo principal incluyen la eliminación de hilos, la retirada de los canales de colada, la inspección y el doblado de bisagras. La combinación de estas y otras operaciones secundarias similares llevadas a cabo por el segundo brazo principal del robot permite obtener dos ventajas principales:

En primer lugar, estas operaciones pueden ejecutarse mientras la pieza se desplaza del molde a la siguiente estación de trabajo. Dado que el robot no necesita colocar la pieza en una plantilla o dispositivo de sujeción de posición fija y esperar a que la operación concluya, el tiempo total del ciclo se ve reducido. Si uno o ambos brazos están equipados con ejes servo‑rotatorios que permiten movimientos unidireccionales o bidireccionales, el abanico de aplicaciones potenciales del manipulador aumenta de manera significativa. Por ejemplo, algunas operaciones de plegado de bisagras no pueden realizarse con un EOAT y, en ocasiones, requieren dispositivos auxiliares para proporcionar el movimiento adecuado. Para sustituir un dispositivo de fijación que exige mantener los componentes en su posición y consume valioso tiempo de ciclo, Kowey incorporó este elemento al segundo brazo principal. Aplicando este concepto, dicha operación se lleva a cabo durante el proceso en el que “el robot traslada la pieza moldeada al siguiente paso del proceso”.

Esta idea aporta otro beneficio del segundo brazo principal robótico: liberar valioso espacio en el taller que Kowey podía destinar a otros fines. Permite acercar las máquinas entre sí o incorporar otros elementos que ahorran mano de obra y optimizan el inventario, como sistemas de cajas de almacenamiento. Las piezas conformadas son embaladas por el robot junto a la máquina, lo que evita el trabajo manual de trasladar las piezas desde la cinta transportadora hasta el área de envío, así como las posteriores inspecciones y el empaquetado, reduciendo así las colas innecesarias de productos en proceso y disminuyendo la posibilidad de daños o pérdidas de piezas. Cada una de estas dos ventajas incrementa la rentabilidad de la empresa y añade valor percibido para sus clientes. El retorno sobre la inversión (ROI) resulta muy atractivo para Kowey cuando se implementan múltiples mejoras en una aplicación.

Introduzca las alas

En la última década, la función del manipulador ha mejorado nuevamente gracias a la incorporación de dos brazos mecánicos completamente independientes. Cada brazo robótico cuenta con su propio eje de movimiento sobre un eje de traslación o transversal. Accionados por un único controlador, los dos brazos pueden estar acoplados mecánicamente o funcionar de manera independiente; esta última configuración se conoce como diseño de “doble ala”. Este manipulador dispone de dos ejes de extracción independientes con recorrido transversal, y cada uno de estos ejes de extracción puede estar equipado con un brazo principal de elevación, o bien con un brazo principal y un brazo auxiliar, o con dos brazos principales, así como con cualquier combinación de estas configuraciones.

Los manipuladores que emplean dos ejes extensibles en el desplazamiento transversal, como el diseño de “doble ala” de Yushin, han existido durante la última década.

Este manipulador permite que las funciones de operación sean independientes entre sí, como dos unidades separadas, pero siguen siendo gestionadas por un controlador. La ventaja de esta característica es la reducción del espacio en planta y un ahorro de costos del 10 al 15 % en comparación con las soluciones tradicionales basadas en dos robots. Además, las operaciones de valor añadido que se realizan en la unidad de moldeo disminuyen la mano de obra y el espacio de almacenamiento necesarios para la manipulación de materiales, así como los daños ocasionados por manipulaciones adicionales. El resultado final es una producción más rápida y económica para los clientes.

Como muestran estos ejemplos, este diseño es adecuado para sistemas de moldeo automatizados que abarcan múltiples procesos:

1. Moldeo bicolores o multicomponente

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal A posiciona el EOAT para agarrar y extraer la pieza moldeada. Cuando el brazo principal A traslada la pieza moldeada desde el primer submolde hasta el segundo submolde para sobremoldear con el segundo color o material, el brazo principal B se desplaza hacia la zona de descarga.

2. Mantenga los componentes RH y LH completamente separados

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal A posiciona el EOAT para agarrar y retirar la pieza moldeada. Cuando el brazo principal A se desplaza hacia el área de descarga situada del lado del operador, el brazo principal B se mueve hacia la parte posterior de dicha área. Las piezas formadas pueden ser desmoldeadas sobre una cinta transportadora de descarga o colocadas en un sistema apilador.

Aplicación 2: Diseño de doble ala con un brazo principal en cada eje de tracción, lo que permite desmoldear las piezas del lado del operador y del lado posterior de la máquina, manteniendo así la separación entre las piezas derechas e izquierdas.

3. Desmoldeo y expulsión para ciclos cortos

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal B posiciona el EOAT para agarrar y extraer la pieza moldeada. A continuación, el brazo principal B eleva la pieza desde la zona del molde, permitiendo que la máquina pase al siguiente ciclo. Posteriormente, el EOAT del brazo principal B traslada la pieza hasta la sección de cambio y regresa a la posición de espera situada sobre el molde. En ese momento, la estación de cambio girará la pieza 90°. El brazo principal A recupera entonces las piezas y, durante su desplazamiento hacia la posición de descarga, realizará una rotación para conferir a la pieza una orientación final adecuada, facilitando su expulsión hacia la cinta transportadora de descarga o el sistema apilador.

Aplicación 3: Desmoldeo y embalaje para ciclos de moldeo cortos. El brazo principal B, junto con el brazo secundario, extrae las piezas y las traslada a una unidad rotatoria, que gira 90° para su reposicionamiento. El brazo principal A recoge las piezas giradas y las embala.

4. Desmoldeo y envasado de ciclo de moldeo ultracorto

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal A posiciona el EOAT para agarrar y extraer la pieza moldeada. A continuación, el brazo principal A eleva la pieza desde la zona del molde, permitiendo que la máquina pase al siguiente ciclo, y la traslada al lado del operador para su descarga. Cuando el brazo principal A abandona el molde, el brazo principal B se sitúa sobre el molde, a la espera de la señal de apertura del mismo. A continuación, se abre el molde y el brazo principal B posiciona el EOAT para agarrar y extraer la pieza moldeada. Posteriormente, el brazo principal B levanta la pieza desde la zona del molde, coloca la máquina en el siguiente ciclo y la transporta al lado del operador para su descarga. Al retirarse el brazo principal B del molde, el brazo principal A vuelve a situarse sobre el molde, y así sucesivamente.

Aplicación 4: Desmoldeo y embalaje para ciclos de moldeo ultracortos. El eje de extracción en los lados A y B del equipo cuenta con un brazo principal y una pluma cada uno, que se utilizan para retirar las piezas y embalarlas en el lado del operador y en la parte posterior de la máquina.

5. Desmoldeo, montaje y/o inspección y envasado

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal B posiciona el EOAT para agarrar y retirar la pieza moldeada. A continuación, el brazo principal B eleva la pieza desde la zona del molde y la traslada al dispositivo de descarga. Una vez finalizada la descarga del brazo principal B, el EOAT del brazo principal A puede realizar operaciones secundarias, como el ensamblaje y/o la inspección. Posteriormente, las piezas que superan la inspección son transferidas por Kowey a una cinta transportadora de descarga o depositadas en un sistema apilador. Los residuos, por su parte, son almacenados por Kowey de forma separada.

Aplicación 5: Desmoldeo, ensamblaje y/o inspección y envasado

6. Desmoldeo, enfriamiento, eliminación de la puerta de colada y envasado

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal B posiciona el EOAT para agarrar y retirar la pieza moldeada. A continuación, el brazo principal B levanta la pieza del área del molde y la traslada a un dispositivo de enfriamiento abierto (o a unas pinzas). Una vez completada la descarga del brazo principal B, el EOAT del brazo principal A puede tomar una pieza en proceso de enfriamiento y transferirla a la estación de eliminación de las puertas. La pieza con puertas puede ser transportada a una cinta de descarga o depositada en un sistema apilador.

Aplicación 6: Desmoldeo, enfriamiento, eliminación de la puerta de inyección y envasado

7. Desmoldeo, eliminación de material en las puertas de colada gruesas y finas y embalaje

En primer lugar, se abre el molde y el brazo principal B posiciona el EOAT para agarrar y extraer la pieza moldeada. A continuación, el brazo principal B eleva la pieza desde la zona del molde y la transporta hasta la estación de desbaste de la puerta. Una vez completada la descarga del brazo principal B, el EOAT del brazo principal A puede recoger las piezas con corte en bruto y transferirlas a la estación de acabado fino de la puerta. La pieza con puerta es trasladada a una cinta transportadora de descarga o introducida en un sistema apilador. Asimismo, el brazo principal A puede mover todo el pallet hacia la cinta transportadora de descarga.

Aplicación 7: Desmoldeo, corte grueso y fino de las puertas y envasado

8. Orientación y disposición de múltiples insertos adecuados para aplicaciones de sobremoldeo

El EOAT del brazo principal trasero A agarra la etiqueta anidada y se desplaza hasta situarse sobre el molde. A continuación, se abre el molde, lo que permite que el brazo principal delantero A y el brazo principal trasero A posicionen el correspondiente EOAT en el interior del molde. Posteriormente, el EOAT del brazo principal trasero A introduce con precisión la etiqueta en el molde. Tras el moldeo, el EOAT del brazo principal delantero A toma la pieza etiquetada y la extrae del molde. Finalmente, ambos brazos principales A se elevan desde la zona del molde y se transfieren a una cinta transportadora de descarga para liberar las piezas etiquetadas.

9. Orientación y colocación de las inserciones para el sobremoldeo en una máquina de moldeo por inyección vertical

El EOAT del brazo principal B extrae las piezas sobremoldeadas de la mitad inferior del molde y las traslada a la cinta transportadora de descarga o al apilador. El brazo principal A recupera los insertos de una caja de alimentación u otro dispositivo de almacenamiento y los coloca en la cavidad inferior del molde.

Hoy en día, los manipuladores Kowey se configuran de diversas maneras para satisfacer las complejas necesidades del mercado, y el enfoque ideal consiste en reducir el riesgo reutilizando tecnologías existentes en lugar de desarrollar nuevos productos a medida. Los procesadores deben evaluar minuciosamente el producto y la experiencia del proveedor de robots, y optar por la solución más valiosa en lugar de la de menor precio.