Tarea:
Jansen AG es un negocio familiar con sede en Suiza que ha estado produciendo tuberías de acero y plástico durante más de 50 años. Desde este año, el M-900iB/700 se utiliza en la modernizada línea de extrusión para la producción de sondas geotérmicas y desde entonces ha reducido a la mitad los tiempos de manipulación.

Solución:
Para aumentar la capacidad y agilizar los procesos de producción, Jansen ha automatizado la manipulación de los fardos de tubos terminados con el uso de un robot. El robot coloca los fardos de tubos en una posición, donde la soldadura completa puede realizarse manualmente. El operario entonces inserta los extremos correspondientes del tubo en una máquina de soldadura de plástico cercana, en la cual un pie de sonda se suelda en los extremos superior e inferior del tubo. El robot entonces lleva el fardo a la estación de paletizado, donde se sujeta.

Resultado:
El robot más grande de Suiza está ahora funcionando en Jansen AG. Tras hablar primero con FANUC Switzerland, nos pusimos en contacto con el integrador de sistemas Robofact, que implementó el sistema, primero en ROBOGUIDE y luego con la empresa. La modernización de la planta ha aumentado la producción y las capacidades de rendimiento de Jansen AG. Esto ha hecho que Jansen AG bata récords en Suiza: ningún otro sitio tiene más sondas geotérmicas instaladas por kilómetro cuadrado que en Suiza.
DESCARGAR PDF

Embalado en un rollo

Jansen: Robot con una capacidad de carga de 700 kg que realiza la manipulación de tuberías de plástico

Como indican los informes de gestión de programa de la Swiss Federal Energy Administration (SWF) en su sitio web, no hay ningún otro sitio con más sondas geotérmicas por kilómetro cuadrado que en Suiza; un récord mundial apenas conocido: y Jansen AG definitivamente, juega un papel importante en este logro. La empresa suministra las sondas geotérmicas requeridas.

Para recuperar la energía geotérmica, se entierra un sistema de tubos cerrados en el suelo. La salmuera contenida en el sistema de tuberías (una mezcla de agua y anticongelante) se bombea en el subsuelo, donde se calienta y se devuelve al caudal de retorno. La salmuera calentada se utiliza principalmente para calefacción y refrigeración. La longitud de tubos dobles usados para el proceso con un diámetro de 40 mm puede alcanzar fácilmente 100 m, 250 m o más. Los fardos de tubos enrollados pueden pesar hasta 350 kg.

Jansen AG

La planta de tubos de acero ha sido una empresa familiar durante tres generaciones. Los tubos de plástico se llevan fabricando durante más de 50 años. Ambos perfiles y tubos en acero y plástico forman el negocio actual, con el segmento de plástico asumiendo una cuota de la producción mucho más pequeña. Sin embargo, a medida que ambos segmentos siguen creciendo, el concepto de calidad se prioriza en toda la producción. Los perfiles para el sector de la construcción y los tubos para el sector de la automoción son la base del acero.

Los tubos de plástico de Jansen se utilizan principalmente para el transporte de medios, y una buena parte de ellos se utilizan como tuberías para energía geotérmica. Los materiales más importantes son el polietileno y el polipropileno. La producción se realiza en una operación de tres turnos desde el lunes por la mañana hasta el sábado por la mañana.  

Mayor capacidad gracias a la automatización

Para aumentar la capacidad y agilizar los procesos de producción, la línea de extrusión se ha modernizado y la manipulación de los fardos de tubos terminados se automatizó con el uso de un robot el año pasado. Su concepto básico y el primer diseño fueron creados por el director de proyectos Manuel Frei, y el jefe de ingeniería Urs Brülisauer. Luego entró en escena Fanuc Switzerland y el integrador de sistemas Robofact, acordando un concepto y su implementación poco después. Hasta entonces, Jansen AG no tenía experiencia en robótica en su producción propia. Brülisauer: «Esto fue un proyecto piloto para nosotros en muchos aspectos. Por un lado, hemos dado los primeros pasos en la robótica con este proyecto orientado al futuro. Por otro lado, los aspectos ergonómicos juegan un papel cada vez más importante cuando estamos planificando nuevas plantas.» Era igual de importante que el diseño de la producción «pueda mantenerse competitiva en el futuro cercano» dijo el jefe de ingeniería.
El robot de uso industrial M-900iB de Fanuc tiene una capacidad de carga de 700 kg y un alcance de 2.832 mm.

El objetivo de la automatización era, en pocas palabras: «Automatizar procesos sencillos, y gestionar tareas manuales complicadas.» Originalmente, se contempló un paquete de automatización muy amplio, pero rápidamente fue evidente: «Un cien por ciento de automatización habría sido muy exigente técnicamente y demasiado costoso.» 

En Jansen, la manipulación de los pesados fardos de tubos se delega a un robot, que reduce a la mitad el tiempo que necesita una grúa interior para completar el trabajo.

El robot más grande de Suiza

Solo existían algunas especificaciones para la selección del robot. La capacidad de carga requerida estaba impuesta por la tarea y el rango de alcance por el diseño de la planta. Manuel Frei: «También queríamos tener un estándar, para adaptarnos a los requisitos de presupuesto para el proyecto». Con este perfil de requisitos, se puso en contacto con Fanuc Switzerland. Michael Schüpbach, Director de Ventas responsable de robótica, se puso en contacto con el integrador de sistemas Robofact, quien luego implementó el sistema. El hecho de que las dos empresas, Jansen y Robofact están solo a 40 minutos de distancia facilitó la cooperación, especialmente en las etapas de aceptación previa y final.

Un robot de uso industrial M-900iB de Fanuc con una capacidad carga de 700 kg y un rango de alcance de 2.832 mm se instaló en la planta. La pinza diseñada y fabricada por Robofact está hecha de forma que queda una reserva disponible, incluso si la carga máxima de 350 kg no está centrada. Esto tiene sentido porque en la planta, además de las longitudes estándar, también se embalan productos hechos a medida, y por eso es importante mantener la flexibilidad. 

Se adapta durante la operación. Sin embargo, el término «adapta» no es del todo correcto. Por ejemplo, si tubos de 40 mm de diámetros se enrollan en longitudes diferentes entre los 50 y los 400 m, solo es necesario seleccionar un programa apropiado en el panel de control claramente dispuesto del sistema. Todo lo demás se almacena en el programa. Si se necesitan otros diámetros y solo es necesario por tanto cambiar de 40 mm a 32 mm, el sistema tiene que convertirse desde la línea de extrusión al bobinador. Duración: de dos a dos horas y media, con la readaptación al sistema de extrusión necesitando la mayor parte del tiempo. El bobinador en sí mismo y la automatización crea diferentes diámetros sin modificación.

El tiempo se reduce a la mitad

Sin un rollo portador, los tubos de plástico que salen de la línea de extrusión se enrollan como doble cordón y se cortan a medida. El principio de una nueva sección de tubería se dirige a la segunda estación de bobinado. Cuando está en la estación de bobinado, el fardo de tubería se fija con tiras de embalar y luego se rueda desde la estación de bobinado al robot en una posición predefinida. El robot agarra el rodillo y lo gira en la posición donde la soldadura manual completa se realiza manualmente. En una máquina de soldadura adyacente, el pie de sonda, que es esencialmente una pieza en forma de U, se suelda en el extremo inferior y al principio de la tubería principal ascendente. Con este fin, el operador inserta los extremos correspondientes del tubo en la máquina de soldadura de plástico. Aunque nada ha cambiado en el proceso de soldadura en sí mismo, la automatización robótica ha reducido el tiempo de manipulación en este momento desde 15 a aproximadamente siete minutos. La manipulación habitual con una grúa de interior solía ser mucho más compleja. Una vez que el pie de sonda se suelda, el extremo de la tubería doble se vuelve a conectar y el robot lleva el fardo terminado a la estación de paletización, donde se asegura con un embalaje retráctil.

Roland Egli, Director General y propietario de Robofact AG Gossau: « En la planta de Jansen, instalamos el primer robot de Suiza con una capacidad de carga tan alta.»  

Sin embargo, la construcción y programación de la planta eran comparables a plantas más pequeñas. Roboguide simuló un perfil de movimiento completo del robot. «La accesibilidad para operaciones manuales era un gran problema en el proceso de diseño», dice Egli. Sin embargo, para evitar la «deformación en frío» de la protección de seguridad, los especialistas de robots de Robofact se dedicaron al tema de la «seguridad» de forma intensiva. El cubículo está protegido por barreras ligeras y un escáner de suelo. Una luz blanca indica a los empleados que pueden acceder a la zona de trabajo. «Con la solución elegida, podemos usar a nuestro personal de forma más eficiente», concluye Brülisauer. «Ahora somos más rápidos y más eficientes». Solo con la introducción de un sistema de doble cordón, se han creado capacidades de producción más altas. Además, la producción en la sección de extrusión ha aumentado significativamente con el nuevo equipo. Sin embargo, la velocidad del robot está limitada al 60 % tras las pruebas iniciales a máxima velocidad, ya que los tiempos de manipulación prácticamente no se reflejan en el tiempo del ciclo.

La automatización total también ha reducido los gastos en personal. El potencial de ahorro reside principalmente en las duraciones más cortas, porque aquí la cuota de operaciones manuales es mayor.

La amortización tardará de tres a cuatro años. Una cosa ya está clara: «Con toda la planta, pudimos dar ese paso hacia adelante en el desarrollo de esta producción», dice Manuel Frei. Sobre todo, esto se refleja en la capacidad y eficiencia de producción de la planta. «Los productos adecuados, equipos eficientes, alta calidad y proximidad al mercado», son los cimientos del éxito para Brülisauer.
The gripper designed and built by Robofact is made in such a way that there is still a reserve available, even if a maximum load of 350 kg is not centred.