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Elburg Engineering utiliza una célula especial para manipular, orientar y mecanizar componentes para DAF

Tarea: 
Para producir soportes de cabina para DAF, las piezas de fundición pesadas deben manipularse automáticamente a través de los procesos de fresado, taladrado, roscado y desbarbado, sin intervención por parte del operario.

Solución:
Los robots de manipulación FANUC R-2000iB/165F equipados con sistema de visión y láser respectivamente pueden ver, posicionar y orientar las piezas de fundición, así como cargarlas en las máquinas de la célula y descargarlas.

Resultado:
Los soportes se procesan en una única atada. La interacción optimizada entre los robots y las máquinas herramienta ha reducido significativamente el tiempo total de mecanizado y ha aumentado la capacidad de las células.


Automatización de la fundición de metal 

Los usuarios de productos metalúrgicos de gama alta conocen el taller de ingeniería de Elburg

Una de sus especialidades es posprocesar piezas de fundición. No es una tarea sencilla para un taller de ingeniería: la fundición no es un trabajo de alta precisión y los componentes pueden presentar las variaciones necesarias en sus dimensiones. Por consiguiente, no solo hay que organizarse correctamente con la fundición en relación con las dimensiones de referencia, sino también conocer los procesos originales a fin de poder mecanizar los componentes de forma satisfactoria.

Soportes de cabina

Uno de los componentes que se mecanizan actualmente en el taller de Elburg son los soportes de cabina especiales para los vehículos comerciales de DAF. Las piezas de fundición que están disponibles para las versiones derecha e izquierda se rectifican, taladran, roscan y desbarban. Maarten Dijkshoorn, del taller de ingeniería de Elburg, explica que, para satisfacer los requisitos de DAF, fue preciso desarrollar una célula que estuviese activa de forma ininterrumpida. Los robots cada vez son más requeridos. Esto se debe a que no solo ofrecen una mayor rentabilidad en procesos continuos, sino que también constituyen una solución más acertada por motivos de salud y seguridad. Los soportes son sumamente pesados y cuesta levantarlos. En tales casos, la carga es excesiva para el personal y no admite una solución manual con el trabajo por turnos. Además, podría acarrearnos problemas de planificación de personal. El parque de máquinas y el número de empleados siempre se basa en un programa universal, de tal forma que los demás proyectos podrían desestabilizarse si asignásemos personas a esta tarea que ahora realizan trabajos fijos.

Proceso de producción

Las piezas de fundición se introducen en la célula en un europalé estándar. En este punto, las versiones izquierda y derecha integran una pareja. Un robot FANUC R-2000iB/165F retira las piezas de fundición y las trae a una mesa de inspección mediante una pinza magnética. En la mesa de inspección, no solo se definen la posición y orientación de forma precisa, sino que también se comprueba si están presentes los dos soportes. Si no lo están, se adoptan las medidas pertinentes. Si están presentes, un segundo robot (también un FANUC R-2000iB, situado entre tres máquinas y una unidad BTU de taladrado y roscado) los agarra en la mesa de inspección y los coloca en una posición intermedia que esté libre delante de una de las máquinas. Si hay una máquina libre, el mismo robot coloca la pieza en el útil de fijación y espera a que una de las máquinas esté lista para el mecanizado. Cuando esto sucede, el robot la descarga y pone el componente en la sección intermedia para poder colocar un nuevo componente directamente en la máquina vacía. El mecanizado dura aproximadamente veinte minutos; a partir de ese momento la pausa debe ser lo más breve posible. La máquina vuelve a funcionar y el componente mecanizado previamente se retira de la estación intermedia y se vuelve a traer a una unidad de taladrado y roscado. El propio robot controla los servo-ejes de la unidad de taladrado y roscado, de tal forma que, en realidad, la BTU funciona como una extensión (ejes séptimo y octavo) del robot. Si todo el procesamiento se lleva a cabo en la BTU, el robot lleva el componente a una mesa de montaje. El primer robot, que ahora está equipado con una pinza mecánica (la combinación de pinza magnética y útil de fijación no suele ser la idónea) trae el componente a la estación de desbarbado. En realidad, no es más que un cepillo de acero montado en un motor y es el movimiento del robot el que compensa el desgaste del cepillo. Una vez desbarbado, el componente se coloca en un europalé con los productos terminados y el ciclo vuelve a empezar desde el principio.

Procesos llave en mano

"Existen numerosos dispositivos en el sistema que hacen que esta célula sea única", afirma Stefaan Poppe de Gibas. En su calidad de integrador de robots y proveedor de máquinas CNC, participa estrechamente en el diseño final de la célula. “En primer lugar, se hacen ajustes individuales a las máquinas, para poder manejar un tamaño adecuado de componente sea cual sea el caso, en combinación con moldes inteligentes con una máquina relativamente pequeña. Para ello, se tiene en cuenta la viabilidad económica del proyecto. Sin olvidar la calidad: queríamos procesar los soportes de cabina con un solo útil de fijación. En conjunto, es importante cómo interactúan los robots y las máquinas. Al permitir que las operaciones de taladrado y roscado de la unidad BTU tengan lugar fuera de las máquinas, hemos podido prescindir del CNC de 4 ejes, lo que, naturalmente, proporciona una ventaja económica al taller de ingeniería de Elburg. También ha influido positivamente en el tiempo total de mecanizado y en la capacidad de la célula, pues hemos conseguido optimizar el proceso completo y reducir su duración total de 37 a 20 minutos. Por último, hemos conseguido aplicar la visión con un éxito notable. Así pues, a pesar del complicado entorno industrial y de un producto pesado y tedioso con numerosos matices, hemos conseguido que los robots funcionen sin problemas entre sí. Hemos equipado el primer robot con visión y el segundo con un sensor láser, de modo que aunque el sistema de visión no la capte, la pieza se detecte igualmente".

Colaboración

En ocasiones, es importante que el tiempo de manipulación sea lo más breve posible. En este caso, nos hemos centrado principalmente en la continuidad, calidad y fiabilidad. La industria de la automoción siempre es muy exigente con los proveedores. Al haber podido cumplir estos requisitos, en el taller de ingeniería de Elburg están satisfechos con el elevado nivel de cooperación que han conseguido con Gibas. Como afirma Dijkshoorn, "Conseguimos la implicación de Gibas desde las primeras fases para diseñar el proyecto desde cero. Ya hemos aplicado este método con éxito varias veces. La principal ventaja reside en que contamos con los conocimientos de los procesos internamente, conocemos las piezas de fundición complejas y participamos en el desarrollo de los moldes correctos. Por su parte, Gibas no solo es un integrador de robots, sino también un proveedor de máquinas CNC llave en mano. Pueden adaptarlas a nuestros requisitos y conseguir que todas ellas se comuniquen entre sí sin problemas". Poppe añade: "En nuestro sector, donde a menudo se nos presentan proyectos similares, no se puede trabajar con la relación tradicional cliente-proveedor. Es preciso desarrollar nuevos conceptos y anticiparse a los cambios del mercado. Por ello, en primer lugar se desarrolló una célula más reducida para producir una cantidad menor de soportes de cabina. Sin embargo, mientras estábamos trabajando en la ampliación, DAF planteó una nueva cuestión, así que decidimos adaptar la célula. El diseño inicial incluía dos máquinas y un robot, mientras que ahora son tres máquinas con dos robots. Solo se pueden implementar cambios a esta velocidad si existe una auténtica coordinación entre todas las partes". Dijkschoorn concluye haciendo hincapié en que, en la industria, la implicación desde el principio es fundamental para conseguir pedidos. "A veces realizamos el desarrollo conjuntamente basándonos en determinados conceptos, de tal forma que cuando recibamos una consulta podamos presentar una oferta enseguida. De este modo, ganamos una ventaja sobre la competencia. La capacidad de cambiar con rapidez es la clave para no perder el tren. Sin embargo, esto requiere actuar en colaboración y compartir los riesgos del tiempo invertido".

Rigidez de la robotización

Ante la pregunta de si el uso de robots aporta flexibilidad a los procesos, Poppe manifiesta sus reservas. "Naturalmente, el robot es flexible. Sin embargo, en el caso de los proyectos de producción masiva llave en mano, se invierten mucho dinero y tiempo en diseñar una solución para un producto concreto. La ventaja principal es que se consigue que trabaje de manera totalmente automatizada. El proceso debe funcionar con fluidez y resultar sencillo para el operario. Este es uno de los motivos por los que elegimos principalmente los robots de FANUC. Tienen prestigio en el mercado por su fiabilidad y facilidad de uso. Pero esto no mitiga el hecho de que, para fabricar otro producto en la célula, hay que volver a incurrir en costes de ingeniería. Por ello, me decanto por denominarlo algo así como una robotización plena, que permite utilizar el mismo robot para un proyecto nuevo una vez que el producto anterior queda obsoleto. Los robots han tenido muy poco que hacer y les quedan muchas horas de funcionamiento".

FIGURAS Y PIES DE FOTO

Los servoejes de la unidad de taladrado y roscado se controlan como los ejes séptimo y octavo del robot.
Los soportes de cabina se presentan por parejas en un europalé. Las parejas (izquierda y derecha) permanecen juntas durante la producción.
La posición de desbarbado del robot se ajusta en función del desgaste del cepillo de acero.
La célula de producción de los soportes de cabina de DAF consta de tres máquinas CNC de 4 ejes y dos robots FANUC R-2000iB/165F.