Empujando el sobre con paletas y robots

La gama y los requisitos de las celdas de mecanizado flexibles están aumentando

A medida que los procesos de fabricación automatizados continúan evolucionando de "agradable tener" a "imprescindible" a raíz de problemas como la escasez de trabajadores calificados, las configuraciones de sistemas de fabricación flexibles continúan emergiendo en formas nuevas y emocionantes.

Claramente, la pandemia de COVID-19 impulsó a los fabricantes a acelerar la incorporación de robots a los sistemas de tarimas. Pero ese no es el único giro intrigante que ha tomado el FMS últimamente.

"Los sistemas de fabricación flexibles pueden significar cosas muy diferentes en la actualidad que en el pasado", explicó Zach Spencer, gerente de automatización de Methods Machine Tools en Sudbury, Massachusetts. "En el pasado, todos estaban acostumbrados a los sistemas de intercambio de tarimas para lograr la máxima Estos grupos de paletas permitieron a los clientes montar varias piezas de sujeción en varias paletas y hacer funcionar sus máquinas sin supervisión.

"Hoy en día, la automatización flexible puede tomar muchas formas. Esto puede ser desde máquinas paletizadas, robots que mueven paletas, como nuestros sistemas de automatización Plus-K y Plus-K60, hasta sistemas más complejos pero fáciles de usar, como sistemas de visión flexibles. para montar piezas".

Para aquellos nuevos en el juego de la automatización, Spencer dijo que comenzaran de manera simple.

"Por lo general, recomendamos comenzar con un sistema más pequeño y menos complicado para familiarizarse con la automatización: siéntase cómodo con él antes de dar un gran salto. Para nosotros, este tipo de sistema más pequeño o más inteligente puede significar cuidar una máquina en lugar de muchas, y hacer una ejecución por lotes en lugar de hacer muchos tipos de piezas de trabajo a la vez".

Dado que el negocio de automatización de palés es "el corazón" de Fastems, la empresa finlandesa está a la vanguardia de las tendencias de automatización emergentes. La pandemia ha acelerado la incorporación de robots para cargar y descargar piezas en las configuraciones de FMS, dijo Mika Laitinen, directora de ventas de soluciones de Fastems.

Cada vez se agregan más operaciones auxiliares dentro de los mismos sistemas, agregó Christopher Rezny, gerente regional de Fastems en el centro de EE. UU. Por ejemplo, ya sea que una pieza se tornee o se mecanice, debe lavarse. Además, las piezas deben verificarse, ya sea individualmente o después de una ejecución de quizás 100. También se pueden realizar operaciones de desbarbado y carga automática de accesorios, y la conectividad a los sistemas de vehículos guiados automáticos (AGV) mantiene el flujo de materiales en la operación.

Diseñado originalmente para centros de mecanizado horizontales. el sistema Fastems FPC (para contenedores de palés flexibles) se puede ampliar para dar servicio a hasta cuatro máquinas herramienta.

“Por primera vez, al menos en Finlandia, este bloque de motor se cargará y descargará automáticamente en este tipo de máquina herramienta mediante AGV”, ya que el sistema se construyó sin transelevador. El AGV mueve la plataforma de mecanizado de un lugar a otro para su lavado, inspección, desbarbado y acabado. "También tenemos tareas de subensamblaje para realizar ciertas operaciones de mecanizado final. Y tenemos almacenamiento. Por lo tanto, tenemos los mismos elementos que tendríamos en el FMS tradicional basado en transelevadores, pero ahora todo está en un solo nivel " debido al peso del componente.

El uso de AGV en lugar de una grúa es ideal en una situación como esta, continuó Laitinen, dado que el tiempo de mecanizado es bastante largo (varias horas), por lo que no hay problema al usar el vehículo de carga y descarga más lento para el cambio de tarima.

Ya sea que los sistemas de tarimas sean lineales o rotativos, con configuración de una o varias máquinas, los sabores de FMS abarcan toda la gama.

En DMG Mori, su LPP, o grupo de tarimas lineales, y su RPS, o sistema de tarimas rotativas más básico, encuentran su hogar en múltiples configuraciones.

Para un LPP, "el punto óptimo típico para un taller de trabajo es de 24 a 36 tarimas y dos o tres máquinas y dos estaciones de carga", dijo John McDonald, gerente general de desarrollo en las instalaciones de fabricación de DMG MORI en Davis, California. Hay flujo de material dentro y fuera de las estaciones de carga, trabajo en cola en el sistema de paletas y las máquinas están trabajando día y noche".

Mientras tanto, el RPS es "un sistema de una sola máquina y un solo palé", continuó McDonald. "Por lo general, contiene cinco tarimas, y llegamos hasta 21 tarimas. Estas son excelentes, nuevamente, para el trabajo en cola. No tiene tanta mezcla de partes, o la combina con algún tipo de solución rápida". cambie los accesorios de modo que pueda cambiar la configuración de su trabajo". En última instancia, el FMS adecuado para un taller determinado es el que optimiza el tiempo de funcionamiento desatendido. Se trata de obtener más horas de huso en el día y más tiempo libre para permitir que los empleados realicen otras tareas, dijo.

El otro trabajo del FMS, por supuesto, es conseguir más trabajo en la puerta. “Tengo clientes llamando a mi puerta y diciendo: 'Aquí hay un trabajo por el que pujar, hay un trabajo por el que pujar'. Lo que veo pesando en la mente de la mayoría de las personas es: '¿Realmente puedo implementar esto?' Nuestros recorridos tecnológicos privados y eventos educativos muestran a estos clientes cómo estas herramientas realmente funcionan juntas para lograr ese tiempo de ejecución sin supervisión".

El software LPS 4 de DMG Mori, lanzado en 2021, es la cuarta generación del software de gestión de sistemas de automatización de la empresa. Con él, los fabricantes pueden eliminar algunos de los pasos de gestión de materiales conectándose directamente a un ERP. Por ejemplo, si un cliente solicita 500 bloques de aluminio 6061 para producir bombas de agua, explicó McDonald, "una vez que haya creado ese trabajo de bomba de agua, su sistema ERP puede impulsar la demanda al sistema de paletas de lo que va a producir a continuación Hemos eliminado ese enlace manual de alguien que ingresa datos del ERP en el software LPS 4. Hemos cerrado ese ciclo conectando esos dos. No todos los clientes están listos para comenzar a usar ese nivel hoy, pero algunos de los más productivos las tiendas sí".

Ilustrando lo que su FMS puede hacer, DMG Mori ejecuta un LPP de un metro con tres máquinas en su propio taller mecánico, señaló McDonald. "Tiene una estación de lavado de piezas, carga robótica, accesorios hidráulicos y tarimas de materiales. Estamos mecanizando las piezas fundidas con las que construimos nuestras máquinas aquí en nuestra fábrica de Davis. Un operador carga las piezas fundidas en la tarima de materiales. Casi todos estos las piezas fundidas deben ser grúas; son demasiado pesadas para que alguien las levante. Se colocan en una tarima que parece una tarima de montacargas. La pieza se coloca allí, luego va a los bastidores de tarimas. La tarima de material va a la El robot se carga a sí mismo, así como la plataforma de accesorios. Entonces, el robot levanta la pieza y la carga en el accesorio, luego la pieza se asegura con sujeción hidráulica. Y luego la pieza va al centro de mecanizado.

"Una vez que finaliza esa operación, pasa al lavado de piezas; la pieza se limpia para eliminar las virutas o la arena de los agujeros encintados. Tenemos clientes que han llevado eso aún más lejos, donde hemos integrado máquinas de medición y células de marcado láser. Además, algunos clientes usan el LPP en combinación con nuestro sistema centralizado de gestión de herramientas, por lo que no solo las piezas de trabajo, sino también las herramientas en el almacén de máquinas se cambian automáticamente. Por lo general, veremos que los OEM implementan este tipo de celdas".

Methods también está al servicio de la evolución de los sistemas simples de intercambio de tarimas a soluciones robóticas con controles de gestión de tarimas, dijo Spencer.

"Un sistema muy exitoso que hemos desarrollado e implementado es nuestro sistema RoboDrill Plus-K", explicó Spencer. "Este sistema utiliza un RoboDrill de FANUC con un robot de FANUC para atenderlo. Por el lado del robot, existe la capacidad de almacenar hasta 60 piezas de trabajo en el sistema a la vez. Este sistema tiene una función de gestión de paletas integrada dentro de la máquina. control que permite al operador configurar números de programa específicos para las diversas 60 estaciones en las que se pueden almacenar las piezas. estaciones".

Y, la producción de bajo volumen y mezcla alta no está descartada, agregó Spencer. En esos casos, "generalmente recomendamos una solución más rígida. Con cualquier venta de automatización o máquina herramienta, tratamos de mostrarle al cliente los cálculos de ROI de su taller para ayudar a aprobar la venta del equipo. Hacemos lo que podemos para superar una ROI de 18 a 20 meses para el cliente". El sistema Plus-K de la compañía está hecho a la medida para trabajos de alta mezcla y bajo volumen, agregó.

"Hemos tenido un gran éxito con la industria médica con sistemas flexibles. Creo que una de las principales razones de esto es la necesidad en la industria médica de un tipo de aplicación de alta combinación. Con esto quiero decir que normalmente pueden ejecutar lotes pequeños, hasta a quizás 10 partes a la vez, antes de tener que hacer un tipo diferente de parte. Esto se presta perfectamente a una solución más flexible que es extremadamente fácil de cambiar de un número de parte al siguiente".

Para los requisitos de seguimiento y localización, continuó, "ofrecemos controladores de celda que pueden ayudar a los clientes en la trazabilidad de las piezas a través de los sistemas. Los controladores de celda pueden monitorear el tiempo de actividad del equipo, los estados de alarma y el historial, así como los usos de la máquina. Estos sistemas generalmente tienen capacidad de escaneo de código QR, código de barras o RFID que permite al operador escanear partes dentro y fuera de las celdas cuando se ejecuta la producción.Esta información generalmente se almacena en una base de datos local a la celda, donde se puede copiar en el servidor de un cliente. "

Cuando el corte y la soldadura por láser entran en la ecuación, un FMS adquiere una definición ligeramente diferente, dijo Dominic Rickard, gerente de ventas de América del Norte de Prima Power Laserdyne, con sede en Brooklyn Park, Minnesota.

"Un sistema de fabricación flexible para procesamiento láser 3D significa proporcionar un sistema que pueda soportar una amplia variedad de procesos láser, es decir, soldadura láser, taladrado láser y corte láser 3D", explicó Rickard. "El sistema debe ser compatible con las necesidades de fabricación y ser adaptable a las necesidades futuras del negocio".

Esa adaptabilidad incluiría soporte para:

--Volumen bajo hoy y volumen mayor en el futuro.

--Una gama de materiales, desde acero dulce, acero inoxidable y aluminio hasta materiales especiales. Es importante cambiar de un gas de asistencia a otro mediante control electrónico y programático.

--Cambios rápidos de un proceso de fabricación a otro, desde soldadura hasta corte, perforación y viceversa. Por ejemplo, dijo, "los sistemas LASERDYNE pueden cambiar de corte por láser 3D a soldadura 3D en uno o dos minutos".

Además, aconsejó, el FMS basado en láser debe proporcionar información de procesos y parámetros en tiempo real a los sistemas de monitoreo de fabricación/operación, y esa información también debe registrarse y almacenarse para futuras referencias y análisis.

"Desde nuestra perspectiva, el tamaño del sistema o máquina es independiente de la flexibilidad", dijo Rickard. "El tamaño del sistema está determinado por las piezas que el cliente va a procesar con láser. Los sistemas LASERDYNE están diseñados para respaldar la flexibilidad de fabricación, independientemente de si se compra un sistema pequeño o grande".

La última incorporación de Prima Power Laserdyne es su sistema LASERDYNE 811, que respalda la filosofía de fabricación flexible de varias maneras, explicó Rickard.

"Primero, el mismo sistema es compatible con un fabricante que tiene una mezcla alta de piezas y un volumen bajo o un fabricante que ordena el sistema para construir una sola pieza durante varios años. Segundo, el cliente puede integrar la automatización en el momento en que se instala el sistema o en cualquier momento en el futuro. El sistema es modular y ajustable. En tercer lugar, el sistema puede ser un equipo independiente o una parte integral de la celda de fabricación".

El sistema ha sido de gran ayuda para un cliente, un subcontratista del mercado automotriz, de procesamiento de alimentos y de artículos para el hogar, dijo. Ese cliente quería ampliar su capacidad de procesamiento y acortar el tiempo de pieza a pieza para una variedad de piezas metálicas 3D y varias piezas cilíndricas. Además, el cliente quería reducir el tiempo de cambio de accesorios de piezas.

"Proporcionamos al cliente el LASERDYNE 811 con una mesa indexadora de dos posiciones [plataforma giratoria] para cortar piezas en 3D con láser. Además, proporcionamos una interfaz de dispositivo común para que el operador pueda cambiar fácilmente los dispositivos de sujeción de piezas en la plataforma giratoria. pieza cilíndrica, proporcionamos una mesa giratoria usando la misma interfaz de accesorio de pieza para que el cliente pudiera agregar y quitar fácilmente la mesa giratoria. Agregar la mesa giratoria es lo mismo que agregar y quitar el accesorio de pieza.

"El resultado es que el cliente puede procesar con láser en una combinación alta de SKU y reducir los tiempos de ciclo de pieza a pieza, lo que redujo los costos generales, aumentó el rendimiento de la fábrica, redujo los tiempos de entrega de las piezas a los usuarios finales y permitió que el cliente permaneciera competitivo sin ninguna reducción en la calidad".

Rickard explicó cómo la evolución del FMS fue fundamental para el éxito de su empresa.

"Por necesidad, Prima Power Laserdyne fue pionera en el procesamiento láser 3D. Para tener éxito, necesitábamos ofrecer sistemas de fabricación flexibles. En los primeros días del negocio, era muy difícil vender una máquina de un solo uso. Los clientes insistían los sistemas necesitaban ser flexibles FMS es una parte central de nuestro ADN, por así decirlo.

"A lo largo de los años, las fuentes láser del sistema comenzaron con láseres de CO2 y migraron a sistemas Nd:YAG para convertirse ahora en sistemas láser de fibra. Con cada cambio en la fuente láser, se podía procesar con láser una mayor cantidad de materiales. Con el tiempo, diseñamos y mejorado nuestros sistemas para apoyar la soldadura, la perforación y el corte cambiando la boquilla al final de la cadena láser óptica".

Otro cambio fue la introducción por parte de la empresa de SPC y MTConnect en sus sistemas. "Con SPC, el fabricante puede registrar todos los parámetros del proceso y de la máquina para su análisis o mantenimiento de registros. Con MTConnect, el fabricante puede transmitir los parámetros en tiempo real, lo que proporciona un monitoreo del proceso en tiempo real. Por último, el sistema tiene control en tiempo real sobre todos los aspectos de la máquina, incluido el control pulso por pulso del láser. El control en tiempo real permite que el controlador admita siete o más ejes y simplifica la integración de la automatización con los sistemas LASERDYNE".

En última instancia, concluyó, “el sector de la fabricación general y los fabricantes por contrato son la vanguardia a la hora de definir y necesitar FMS. Este grupo de clientes necesita la capacidad de adaptar sus procesos de fabricación.

Por lo general, este grupo admite una variedad de productos y clientes. El sustento y el éxito dependen de qué tan rápido y eficientemente puedan adaptarse al trabajo disponible en el mercado. Cada sector del mercado tiene un ciclo de altibajos. Si un sector del mercado cae, la velocidad a la que el fabricante puede adaptarse al sector del mercado en crecimiento puede significar la diferencia entre hacer crecer el negocio o cerrarlo".

Conéctate con nosotros