Un Estudio de Viabilidad de un Enfoque Robótico para el Proceso de Pegado en la Industria del Calzado
Autores: Castelli, Kevin; Zaki, Ahmed Magdy Ahmed; Dmytriyev, Yevheniy; Carnevale, Marco; Giberti, Hermes
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los procesos de fabricación en la industria del calzado todavía están caracterizados en gran medida por el trabajo humano, especialmente en pequeñas y medianas empresas artesanales. Incluso cuando se adopta maquinaria para apoyar las operaciones de fabricación, en la mayoría de los casos un operador tiene que supervisar o llevar a cabo la tarea. Por otro lado, las industrias de calzado artesanal deben responder a desafíos continuos para enfrentar los efectos de la globalización, por lo que se requiere una rápida adaptabilidad a las necesidades del cliente. Los paradigmas de la industria 4.0, que están teniendo lugar en los entornos industriales, representan una excelente oportunidad para mejorar la eficiencia y calidad de la producción, y una forma de enfrentar a los competidores internacionales. Este documento analiza y propone una celda robótica para automatizar el proceso de deposición de adhesivo en la parte superior del zapato, que explota un nuevo medio de deposición del adhesivo en comparación con las aplicaciones de última generación. Mientras que estas últimas adoptan principalmente sistemas de pulverización con pistolas de pegamento o jeringas neumáticas, la celda robótica propuesta se basa en un sistema de extrusión para la deposición de material fundido originalmente en forma de filamento, similar en gran medida a los adoptados para el Modelado por Deposición Fundida (FDM). Se diseñan y prueban dos soluciones de celda. En la primera, el extrusor es el efector final del robot y la parte superior del zapato está fijada al marco de la celda. En la segunda, siendo la recíproca, el molde del zapato está sujeto a la muñeca del robot y el extrusor está fijado al marco de la celda. Se destacan y comparan las peculiaridades de las dos soluciones en términos de diseño de la celda, hardware, software de programación y posibilidad de desarrollar aplicaciones colaborativas. Un software de corte desarrollado por uno mismo permite diseñar las trayectorias para la deposición de adhesivo basado en el modelo CAD de la parte superior del zapato, permitiendo también controlar la inclinación de la boquilla del extrusor con respecto a los vectores normales a la superficie superior. Ambos diseños de celda propuestos permiten lograr buena calidad y tiempos de producción. La solución con el extrusor móvil es capaz de depositar adhesivo a la máxima velocidad del efector final (hasta 200 mm/s). Por otro lado, la solución con la parte superior del zapato móvil y el extrusor fijo parece ser más apropiada para mejorar las aplicaciones colaborativas.
Descripción
Los procesos de fabricación en la industria del calzado todavía están caracterizados en gran medida por el trabajo humano, especialmente en pequeñas y medianas empresas artesanales. Incluso cuando se adopta maquinaria para apoyar las operaciones de fabricación, en la mayoría de los casos un operador tiene que supervisar o llevar a cabo la tarea. Por otro lado, las industrias de calzado artesanal deben responder a desafíos continuos para enfrentar los efectos de la globalización, por lo que se requiere una rápida adaptabilidad a las necesidades del cliente. Los paradigmas de la industria 4.0, que están teniendo lugar en los entornos industriales, representan una excelente oportunidad para mejorar la eficiencia y calidad de la producción, y una forma de enfrentar a los competidores internacionales. Este documento analiza y propone una celda robótica para automatizar el proceso de deposición de adhesivo en la parte superior del zapato, que explota un nuevo medio de deposición del adhesivo en comparación con las aplicaciones de última generación. Mientras que estas últimas adoptan principalmente sistemas de pulverización con pistolas de pegamento o jeringas neumáticas, la celda robótica propuesta se basa en un sistema de extrusión para la deposición de material fundido originalmente en forma de filamento, similar en gran medida a los adoptados para el Modelado por Deposición Fundida (FDM). Se diseñan y prueban dos soluciones de celda. En la primera, el extrusor es el efector final del robot y la parte superior del zapato está fijada al marco de la celda. En la segunda, siendo la recíproca, el molde del zapato está sujeto a la muñeca del robot y el extrusor está fijado al marco de la celda. Se destacan y comparan las peculiaridades de las dos soluciones en términos de diseño de la celda, hardware, software de programación y posibilidad de desarrollar aplicaciones colaborativas. Un software de corte desarrollado por uno mismo permite diseñar las trayectorias para la deposición de adhesivo basado en el modelo CAD de la parte superior del zapato, permitiendo también controlar la inclinación de la boquilla del extrusor con respecto a los vectores normales a la superficie superior. Ambos diseños de celda propuestos permiten lograr buena calidad y tiempos de producción. La solución con el extrusor móvil es capaz de depositar adhesivo a la máxima velocidad del efector final (hasta 200 mm/s). Por otro lado, la solución con la parte superior del zapato móvil y el extrusor fijo parece ser más apropiada para mejorar las aplicaciones colaborativas.