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El especialista en mecanizado, Nelissen, instala un robot de alimentación de máquinas para satisfacer un número creciente de objetivos de producción

Tarea:
Fijn Mekaniek Nelissen, que se veía obligado a hacer frente a la carencia de operarios capacitados, necesitaba encontrar una solución nueva para satisfacer un número creciente de pedidos.

Solución:
Para abordar el problema, Nelissen decidió automatizar la alimentación de piezas de su torno CNC Mazak Integrex 200-IV. Tras consultarlo con el integrador de sistemas Robojob, el especialista en mecanizado instaló un robot FANUC de 6 ejes y un "Integrated Robot System for Chuck Work" (sistema robotizado integrado para trabajos de mecanizado).

Resultado:
Los robots funcionan de forma ininterrumpida, no enferman ni se cansan, y, si la cartera de pedidos lo requiere, seguirán trabajando durante todo el fin de semana. Esto libera al operario para que pueda programar y configurar el torno CNC, así como realizar otros trabajos que, de otro modo, Nelissen no podría completar sin complicaciones.


La necesidad de contar con más personal anima a Nelissen a usar robots

TRABAJO DURO Y ALGO DE SUERTE

Fijn Mekaniek Nelissen es una empresa especializada en mecanizado con máquinas CNC. Utilizan técnicas de torneado, fresado y EDM de corte por hilo. Su base de clientes es muy variada. Por ello, la empresa no solo cuenta con algunos fabricantes de maquinaria entre su clientela, sino que también se ha granjeado una buena reputación en las industrias de la automoción y aeronáutica. Además, Fijn Mekaniek Nelissen realiza reparaciones de emergencia, algo que encaja perfectamente con el perfil de alta flexibilidad de la empresa.

Pasión por el metal

Paul Nelissen se estableció por su cuenta en 1990, tras haber sido capataz de taller durante varios años. Comenzó con una máquina CNC de torneado y fresado. Como él mismo relata: "Al principio, la mitad es trabajo duro y la otra mitad, suerte". Y la fortuna le sonrió, pues la joven empresa pronto se expandió hasta convertirse en lo que es hoy. Sin duda, la formación en contabilidad que este empresario había recibido antes de dedicarse a la industria metalúrgica le ha proporcionado también una actitud sólida en el aspecto financiero. Pero lo que mejor les caracteriza a él y a su empresa es la devoción y la pasión por una pieza perfecta que cumpla las especificaciones del cliente. "Aunque no parezca nada especial, crear una pieza terminada a partir de un bloque de metal y que se ajuste a la perfección a los requisitos del cliente es algo maravilloso".

Escasez de personal

También transmite esta filosofía a sus empleados y, en particular, a los operarios de las máquinas CNC. El volumen de negocio de Fijn Mekaniek Nelissen aumenta en promedio a razón de un 10 % anual, de modo que siempre necesita más máquinas y empleados. Sin embargo, encontrar a personas lo bastante motivadas para aprender este trabajo de alta tecnología parece un obstáculo insalvable.

LA PERCEPCIÓN ERRÓNEA SOBRE LA PROFESIÓN DE OPERARIO DE CNC CONSTITUYE UN CUELLO DE BOTELLA

"En la actualidad, se sigue imaginando a un tornero fresador como un hombre que lleva un mono sucio y empapado de grasa y está enterrado en virutas de metal hasta las rodillas" dice riendo, aunque con algo de ironía. Sin embargo, esto dista mucho de la realidad. El lugar de trabajo está limpio; no hay vapor de aceite suspendido en la atmósfera y tampoco hay ruido. En pocas palabras, se trata de un entorno de trabajo de alta tecnología.

Escasez de profesionales cualificados

Sin embargo, esta percepción errónea respecto a la profesión de operario de CNC es desastrosa de cara a encontrar jóvenes que aspiren a trabajar en esta industria. Y la consecuencia de la baja afluencia de estudiantes a las formaciones técnicas es una carencia de profesionales cualificados. Entre tan pocos candidatos, resulta casi imposible hallar a alguien motivado a la par que inteligente y capaz de trabajar de forma proactiva e independiente. Paul Nelissen se lamenta: "Tardé entre dos y cinco años hasta que pude asignar trabajo a un operario de CNC sabiendo que realizaría su tarea de forma totalmente independiente. Y eso que son personas con educación técnica".

Trabajo repetitivo

Encontrar personal no es el único problema. Después, es importante que el trabajo del operario sea interesante y, sobre todo, que le plantee desafíos. "En el mecanizado, la satisfacción radica en llevar la teoría a la práctica a través de la creación de una pieza. El operario experimentado, además, tiene ante sí el desafío de configurar la máquina. Cuando todo ello ha quedado atrás y se inicia la producción en sí, se acabó la diversión.  Solo queda cargar y descargar la máquina.

AUTOMATIZACIÓN

Para abordar ambos problemas, Paul Nelissen decidió automatizar carga y descarga de su torno CNC Mazak Integrex 200-IV. Consultó al integrador de sistemas Robojob. La solución, en términos concretos, consistió en un robot FANUC de 6 ejes y un sistema IRS-CW (siglas de "Integrated Robot System for Chuck Work", sistema robotizado integrado para trabajo con mandrinos).

Descripción de la alineación

El sistema avanzado de torno y fresadora tiene dos mandrinos. El robot FANUC se sitúa a la izquierda de la abertura de la máquina y su colocación inclinada garantiza que no obstaculice la labor del operario. Junto al robot se ha instalado la unidad IRS-CW que se encarga de alimentar las piezas en bruto que se van a tornear, así como de recibir las piezas terminadas. Por ejemplo, el robot toma una pieza sin procesar del rack y (una vez que las puertas se han abierto automáticamente) la lleva al primer mandrino. Cuando se han realizado las operaciones en los dos mandrinos, el brazo robotizado retira la pieza terminada del segundo mandrino y la coloca en el IRS-CW. Y el ciclo se repite.

Brazo robotizado

El robot es un FANUC M-120 iA, un modelo industrial de 6 ejes con construcción integrada. Esto quiere decir que todos los cables de control van insertados en el interior del brazo para facilitar el movimiento y que siempre estén protegidos. También las líneas neumáticas se protegen de esta forma. El brazo se controla mediante un R-30A cuyo panel de control (i Pendant) está situado al alcance del operario. Puesto que un operario de CNC no es un programador de robots, Robojob ha diseñado una interfaz expresamente para cargar y descargar las máquinas CNC. Este control forma parte del sistema IRS-CW y constituye la conexión entre la entrada y la salida de las piezas, el robot y la máquina CNC. El tiempo de configuración de un nuevo ciclo es sorprendentemente corto. En promedio, en configurar la carga y descarga de una nueva pieza solo se tardan unos 5 minutos. Por supuesto, se pueden almacenar programas creados para utilizarlos más adelante, lo que acorta aún más el tiempo de configuración de trabajos recurrentes. Esto permite manipular de manera rápida incluso series reducidas.

Sistema IRS-CW

El sistema gestiona la entrada de componentes en bruto y la recogida de las piezas terminadas. Es posible colocar componentes con distintas dimensiones (diámetros de entre 23 y 250 mm) sin necesidad de ubicaciones de cuadrícula específicas. Según el robot, el peso máximo de la pieza es de 50 kg. Esta se coloca en placas inclinadas controladas por servomotores y se mantiene erguida mediante soportes ajustables. Además, el sistema incluye como estándar una bandeja para el goteo de fluidos, que se recuperan en dirección a la máquina. El robot lleva de forma predeterminada dos pinzas (una para el producto en bruto y otra para el producto terminado), equipadas con el sistema de cambio rápido de garras de la pinza desarrollado por Robojob. Solo se tardan unos segundos en cambiar las garras de una pinza.

Expansión

El sistema se puede equipar además con un cargador de pinzas y un sistema automático de cambio rápido de pinzas completas. El IRS-CW se puede ampliar con un sistema de configuración simple de carga y descarga de ejes. Cabe destacar que el IRS-CW con FANUC se puede adaptar para prácticamente todas las máquinas CNC antiguas y nuevas.

Instalación

Para instalar este sistema se necesitan dos días, seguidos de un día de formación dedicada a conocer los controles del robot. En la práctica, el aprendizaje requiere mucho menos tiempo. El operario suele aprenderse los controles tras dos horas realizando su tarea.

Seguridad

La configuración descrita está protegida por un recinto Troax transparente con dos puertas correderas de seguridad. La desventaja de esta solución es que ocupa mucho espacio. Sin embargo, es perfectamente posible y, lo que tal vez sea más importante, acorde con los nuevos estándares de robótica, omitir este recinto si se instala un escáner láser periférico en el robot. Este escáner explora continuamente el área circundante y determina si el movimiento detectado penetrará en la trayectoria programada del brazo robotizado. En caso afirmativo, el sistema retrasa el movimiento y, si es preciso, lo detiene. Hay que señalar que la colocación del robot y el apilador no tienen que ser definitivos necesariamente. En Fijn Mekaniek Nelissen, Robojob está estudiando actualmente la posibilidad de que el robot y las pilas sean móviles, con objeto de poder utilizar esta configuración para otras máquinas.

EVALUACIÓN

El precio no es mínimo. En función del tipo de robot y seguridad elegidos, la inversión puede oscilar entre 50.000 y 120.000 euros. Se trata, pues, de sopesar el coste de la automatización en relación con su rendimiento. A continuación, hay que deducir el coste salarial medio de 38 euros por hora. En comparación, el precio de coste de una configuración equiparable varía entre 3 y 8 euros por hora, al menos hasta que se amortiza el robot. A partir de ese punto, solo se paga el consumo eléctrico. Paul Nelissen: "Una vez que se configura, el robot realiza su trabajo; nunca se cansa ni enferma, trabaja los fines de semana y, si se reinicia el proceso de automatización, el operario puede ocuparse de lo que es su trabajo primordial: programar y configurar la máquina CNC". Está claro que el sistema ha convencido a este empresario. "Pronto tendremos una máquina nueva con un robot, no hay duda al respecto. No puede ser de otro modo, porque en la actualidad hay que automatizarse o cambiar de negocio. Y no tengo ningún interés en lo segundo".

Productos FANUC utilizados