Proyecto de diseño de componentes mecánicos para una celda de apuntado de tornillos automatizada mediante un robot colaborativo

Abstract

[ES] El proyecto se centra en el diseño de componentes mecánicos de una celda automática robotizada, desarrollada para una empresa del sector automovilístico. Dicha celda desempeña la función de colocación y apriete inicial, conocido también como apuntado de tornillos.

El proceso que realiza la celda a diseñar es el siguiente: Un operario/máquina externa vuelca un set de tornillos en una tolva, esta forma parte de un alimentador de tornillos, que los discretiza y guía de forma ordenada y constante hasta el presentador de tornillos. El presentador es una máquina que permite el flujo de tornillos entre alimentador y conjunto robot, posibilitando repetibilidad en la cogida dentro del tiempo de ciclo, asimismo permitiendo la cogida simultánea de tornillos por un atornillador. El conjunto robot se compone de dos atornilladores neumáticos unidos con un manipulador al robot colaborativo. El robot realiza cogidas en lotes de dos tornillos del presentador y posteriormente, ejecuta la secuencia programada de apuntado en el producto de la línea de montaje. El producto se va moviendo por un conveyor con una serie de paros programados, donde en uno de estos se encuentra la estación automatizada en cuestión.

El alcance de este proyecto es el diseño mecánico para los componentes relacionados con el conjunto alimentador ¿ presentador de tornillos ¿ robot. Dentro del alcance entra la selección de los comerciales y el diseño mecánico de los elementos custom en los conjuntos anteriormente mencionados.

A continuación, se enumeran los componentes de los conjuntos seleccionados: 1. Un robot colaborativo a. Peana ¿ Diseño custom b. Manipulador/Tooling ¿ Diseño custom + comercial c. Escáner de seguridad ¿ Comercial + diseño custom 2. Dos conjuntos para atornillado neumáticos ¿ Elección de comercial 3. Un alimentador de tornillos ¿ Elección de comercial 4. Un presentador de tornillos ¿ Diseño custom

Remarcar que un atornillador neumático no puede hacer una búsqueda de cabeza de tornillo, esto implica que debe ser el presentador de tornillos el que encaje o fije los tornillos en los atornilladores, mientras que estos permanecen en una posición fija. Este es el desafío del proyecto.

[EN] The project focuses on the design of mechanical components of a robotic automatic cell, developed for a company of the automotive sector. Said cell performs the function of initial positioning and tightening, also known as bolt zero torque.

The process performed by the cell to be designed is the following: An operator/external machine overturns a set of screws in a hopper, this forms part of a screw feeder, which discretizes and guides them in an orderly and constant manner to the screw presenter. The presenter is a machine that allows the flow of screws between feeder and robot assembly, allowing repeatability in the catch within the cycle time, also allowing the simultaneous catching of screws by a screwdriver. The robot set consists of two pneumatic screwdrivers attached with a manipulator to the collaborative robot. The robot performs catches in batches of two screws of the presenter and then executes the programmed sequence of zero torque at the product of the assembly line. The product is moved by a conveyor with a series of programmed stoppages, where one of these is the automated station in question.

The scope of this project is the mechanical design for the components related to the feeder set - screw presenter - robot. The selection of commercials and the mechanical design of the custom elements in the aforementioned assemblies are within the scope.

The components of the selected sets are listed below: 1. A collaborative robot a. Robot stand ¿ Custom design b. Manipulator/Tooling ¿ Custom design + commercial c. Safety scanner ¿ Commercial + custom design 2. Two pneumatic screwdrivers ¿ Commercial choice 3. A screw feeder ¿ Commercial choice 4. A screw presenter ¿ Custom design

To remark that a pneumatic screwdriver can not do a screw head search, this implies that it must be the screw presenter that fits or fixes the screws in the screwdrivers, while these remain in a fixed position. This is the challenge of the project.

[CA] El present Treball de Final de Màster Universitari en Enginyeria Industrial, forma part d'un dels projectes realitzats durant el meu conveni de pràctiques en l'empresa “AUTIS Ingenieros”. El projecte en qüestió es centra en el disseny de components mecànics d'una cel·la automàtica robotitzada, desenvolupada per a una empresa del sector automobilístic. Aquesta cel·la exerceix la funció de col·locació i estrenya inicial, conegut també com apuntat de caragols (tornillos). El procés que realitza la cel·la a dissenyar és el següent: Un operari/màquina externa bolca un set de caragols en una tremuja, aquesta forma part d'un alimentador de caragols, que els discretitza i els guia de forma ordenada i constant fins al presentador de caragols. El presentador és una màquina que permet el flux de caragols entre alimentador i conjunt robot, possibilitant repetibilitat en l'agafada dins del temps de cicle, així mateix permetent l'agafada simultània de caragols per un tornavís. El conjunt robot es compon de dos tornavisos neumàtics units amb un manipulador al robot col·laboratiu. El robot realitza agafades en lots de dos caragols del presentador i posteriorment, executa la seqüència programada d'apuntat en el producte de la línia de muntatge. El producte es va movent per un conveyor amb una sèrie d'aturs programats, on en un d'aquests es troba l'estació automatitzada en qüestió. L'abast d'aquest projecte és el disseny mecànic per als components relacionats amb el conjunt alimentador – presentador de caragols – robot. Dins de l'abast entra la selecció dels comercials i el disseny mecànic dels elements custom en els conjunts anteriorment esmentats. A continuació, s'enumeren els components dels conjunts seleccionats: 1. Un robot col·laboratiu a. Peanya – Disseny custom b. Manipulador/Tooling – Disseny custom + comercial c. Escàner de seguretat – Comercial + disseny custom 2. Dos conjunts per a caragolat neumàtics – Elecció de comercial 3. Un alimentador de caragols – Elecció de comercial 4. Un presentador de caragols – Disseny custom Remarcar que un tornavís neumàtic no pot realitzar una cerca del cap de caragol, això implica que ha de ser el presentador de caragols el que encaix o fixe els caragols en els tornavisos, mentre que aquests romanen en una posició fixa. Aquest és el desafiament del projecte.