Continental es uno de los principales proveedores del mundo para la industria del automóvil. La diversidad de modelos y variantes de vehículos y derivados en continuo aumento con unos ciclos de vida de los productos cada vez menores en la industria automovilística supone también un incremento de la dinámica para los proveedores. En las líneas de producción de encadenamiento rígido, las variaciones y las averías en estaciones individuales repercuten gravemente sobre el volumen de producción de la línea completa. Cuanto más graves sean las averías, más difíciles serán las compensaciones.
En la planta de Babenhausen salen de la cinta componentes de alta tecnología para los puestos del conductor de automóviles, cada 15 segundos, durante las 24 horas del día. Queda poco margen para recuperarse tras un tiempo de parada. Por eso, Continental está sustituyendo actualmente sus líneas de pruebas y alimentación por líneas de montaje automático flexibles, redundantes y colaborativas: los cobots Claus y Clara alimentan los autómatas de pruebas y lo hacen allá donde es necesario. Siempre que se requiera, los empleados les echan una mano. SICK proporciona seguridad en las uniones colaborativas con su solución de seguridad compuesta por escáneres láser de seguridad S300, interruptores de seguridad TR4 y los controladores de seguridad con software programable Flexi Soft.
En la nueva línea de pruebas totalmente reconstruida hay tres puestos de pruebas que son alimentados con robots (cobots). El cobot toma una pieza de una cinta, la coloca en el autómata de pruebas, vuelve a tomar el dispositivo comprobado y lo deposita en la cinta siguiente.
La seguridad confiere eficiencia a la colaboración hombre-robot
“Claus (sistema robótico inteligente universal automatizado) y Clara (aplicación de robótica inteligente automatizada) son robots de construcción ligera semimóviles que trabajan de forma fija, pero que se utilizan de forma móvil”, así describe Heiko Liebisch, Industrial Engineering, Robotics, Continental Automotive GmbH, los cobots y sus ventajas. “Con este concepto es posible levantar el robot y llevarlo a otro lugar para trabajar en otro turno. De esta forma se tiene la posibilidad de trabajar con los mismos robots en dos instalaciones: en una en el primer turno, y en la otra en el turno de tarde o de noche”.
Mediante indexación mecánica, el cobot puede volver a posicionarse óptimamente en cualquier momento en su puesto de pruebas. Para ello, un interruptor de seguridad con transpondedor, el TR4 Direct Unique-Code Sensor, verifica el accionador TR4 Direct Unique-Code en Claus o en Clara.
“Todo lo que tiene que ver con la seguridad en el sistema completo se dirige a través del controlador de seguridad de software programable Flexi Soft. Es decir, el Flexi Soft supervisa si el interruptor de seguridad codificado está en su sitio. Si no es así, no ocurre nada. En este caso se emite un mensaje de error. Cuando el interruptor es verificado, los escáneres láser de seguridad (S300 Advanced) cargan los conjuntos de campos que se han creado para ese puesto de trabajo y son los que autorizan por primera vez al cobot que cargue su programa y que lo ejecute”, explica Heiko Liebisch la inicialización. “Tenemos la posibilidad de instalar múltiples interruptores codificados en la parte delantera. De esta forma podemos configurar el cobot para múltiples puestos de trabajo”.
La nueva línea ofrece la posibilidad de devolver piezas de prueba descartadas como piezas retornadas a la instalación en marcha. Para ello, el operador se dirige durante el funcionamiento al sistema de pruebas o al cobot, coloca la pieza de pruebas donde tenga sitio para hacerlo, vuelve a salir, y el cobot ya sabe por sí mismo que ahí hay algo que debe comprobar y sigue trabajando con toda normalidad.
Los escáneres láser de seguridad, instalados en diagonal y encargados de la vigilancia perimetral, muestran en su parte frontal, a través de unos indicadores luminosos con los colores de un semáforo, las zonas de los campos de protección y su posible vulneración. Para que el operador pueda percibir todo esto prácticamente al instante, el cuerpo completo bajo el brazo del cobot se ilumina según la señalización tipo semáforo automática. En el modo colaborativo, Claus se ilumina en amarillo y reduce la velocidad. En el modo con luz roja, se detiene totalmente. Cuando el operador abandona el campo de protección rojo, el sistema, y Claus con él, vuelven a ponerse en marcha automáticamente. El operador no necesita dar confirmación.
La evaluación de riesgos es siempre el punto de partida, también para los cobots.
Aunque Claus y Clara se mueven con relativa lentitud, en general un brazo robótico acercándose podría resultar letal para un operador. “Es necesario evaluar siempre el concepto global, por eso las pinzas que se colocan delante llevan sinterizado láser para no presentar bordes punzantes, todo está redondeado”.
Ninguna colaboración hombre-robot es igual a otra, por lo que es necesario realizar una evaluación de riesgos individual de la aplicación CHR incluso cuando el robot utilizado haya sido desarrollado expresamente para la interacción con el hombre; de ahí que este rebautizado “cobot” presente, ya desde el diseño básico, una gran variedad de características de construcción con seguridad intrínseca. Al mismo tiempo, el espacio de colaboración está sujeto a ciertos requisitos básicos, como son unas distancias mínimas a las zonas limítrofes accesibles con riesgos de aplastamiento o atrapamiento. La base normativa de la seguridad funcional de las aplicaciones con colaboración hombre-robot se nutre, por una parte, de normas generales como la IEC 61508, la IEC 62061 y la ISO 13849-1/-2. Por otra, deben tenerse en cuenta, además, la ISO 10218-1/-2 relativa a la seguridad para robots industriales y, especialmente, la ISO TS 15066 sobre robots colaborativos.
El equipo que trabaja con Heiko Liebisch ha recibido formación y asesoramiento de SICK en cuanto al diseño, directivas, preceptos legales y normativa sobre robótica colaborativa. “Estamos muy satisfechos con el funcionamiento del sistema en el exterior”, añade Heiko Liebisch al comentar el resultado. En la práctica descubrimos posibilidades de optimización aquí y allá, que gracias a nuestra colaboración con SICK podemos seguir desarrollando para obtener una solución global”.
Exitosa línea piloto desde comienzos de 2017
Heiko Liebisch y su colega Dejan Pfaff han diseñado la nueva línea de pruebas 4.0 de Continental Automotive GmbH en Babenhausen y construido los cobots. Son, por así decirlo, los padrinos de Claus y Clara, que pronto estarán acompañados de sus nuevos hermanos Cora y Kurt. Este apuesta innovadora está creando escuela en Continental. Por eso nuevos cobots están ya en proyecto. Y hablando de escuela: los Claus y Clara actualmente operativos han sido construidos por aprendices de Continental Automotive GmbH. Los mecánicos construyen el armazón, y los técnicos en mecatrónica hacen el resto. Algo muy interesante para estos aprendices, que cuando más adelante trabajen en alguna de estas líneas, podrán decir con orgullo “yo he construido esto”.
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Cobots guiados por el procesamiento industrial de imágenes
