Soluciones de automatización para máquinas herramienta

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Con miras a lograr procesos automatizados, es posible convertir un centro de mecanizado en una solución integral plug & play mediante la incorporación de nuevos componentes de carga con robots y depósitos de piezas integrados.

Las celdas de fabricación con reserva de piezas para un turno se utilizan en muchas áreas del mecanizado con arranque de viruta de piezas complejas, principalmente en industrias como la automotriz, de tecnologí­a médica y mecánica de precisión; sin embargo, muchas de las soluciones de automatización usadas hasta el momento se valen de sistemas de dos partes que deben integrarse en la cadena del proceso con un esfuerzo adicional de tiempo y costos.

Para evitar esto en el futuro, Schwí¤bische Werkzeugmaschinen GmbH (SW) —una empresa especializada en sistemas de producción especí­ficos para piezas de alta calidad para el mecanizado de metales— creó dos nuevas celdas de fabricación plug & play que reducen el tiempo de puesta en marcha para el cliente. La solución está compuesta por la máquina herramienta BA 222 o la BA W02-22, así­ como un nuevo módulo de carga con robot de 6 ejes y un depósito de pallets vertical integrado para piezas en bruto y acabadas.

El módulo permite la carga y descarga del centro de mecanizado durante el tiempo de procesamiento principal y en la planta de SW se ensambla completamente en la máquina básica. La máquina, el robot y el depósito de piezas se diseñan especí­ficamente para el cliente como solución de gancho de grúa, además, el montaje suspendido del robot permite mayor libertad de movimientos. El depósito de piezas está desplazado lateralmente y permite también la carga manual de piezas en la máquina con poca ocupación de espacio. Asimismo, para el modelo BAZ BA 322 hay planificada una celda de fabricación con módulo de carga.

Las celdas de producción autónomas proporcionan tanto una alta disponibilidad como una capacidad de fabricación fácilmente escalable y reducen de este modo el costo de manufactura. Según representantes de la firma germana, este tipo de celdas son ideales cuando una empresa apuesta cada vez más por el manejo de múltiples máquinas, lo que significa que un empleado es responsable de varios equipos a lo largo de un mismo proceso. Además, las celdas autónomas pueden utilizarse cuando los datos de calidad y de proceso deben trazarse con seguridad. Mediante su muestra de depósito siempre idéntica y la exclusión planificable de piezas de medición SPC, los módulos de carga ofrecen el mejor requisito para ello.


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Hasta ahora apenas existí­an sistemas plug & play; sin embargo, algunas soluciones de automatización disponibles en el mercado son sistemas de dos piezas que deben integrarse en la cadena de proceso con esfuerzo.

De este modo, se producen grandes pérdidas de tiempo para el usuario debido al montaje, anclaje y ajuste de la celda. Además, la mayorí­a de las soluciones no permiten el acceso directo para trabajos de preparación en la máquina. Estas tareas deben realizarse con dificultades, a través de la valla protectora abierta. 

Es por esta razón que se desarrollan centros de mecanizado como los mencionados, BA 222 y BA W02-22, con un módulo de carga con robot integrado y depósito de piezas, con los que se busca evitar estos problemas. El módulo se ensambla en la máquina básica y se ajusta completamente en la planta de SW. Ensamblar significa, en este contexto, que los componentes se unen mecánicamente, se realiza la extracción de lubricante refrigerante y virutas hacia el transportador de virutas, así­ como la instalación eléctrica. Juntos, ambos componentes (el módulo de carga y la máquina herramienta), forman una celda de fabricación autónoma además de la reserva de piezas para un turno. 

También se puede implementar un montaje suspendido para lograr más libertad de movimientos. Al diseñar el módulo de carga de modo que la máquina, el robot y el depósito de piezas se ajustan (acorde a las especificaciones del cliente) como solución de gancho de grúa. En este caso particular, la tecnologí­a de máquinas herramienta de SW incorpora una construcción de monoblock patentada, que es considerada fundamental para la estabilidad y precisión de las BAZ. Este diseño ofrece muchas ventajas, especialmente el montaje suspendido del robot. Además, como el robot puede configurarse de manera flexible según el proyecto, existe más libertad de movimientos y espacio para otras tecnologí­as. Por ejemplo, pueden integrarse también los procesos de recambio, marcado o exploración. El módulo de carga está equipado, para esta finalidad, con perfiles portantes estándar de aluminio que permiten la colocación rápida y universal de estos dispositivos adicionales.

Si utiliza un robot de 7 kg —mismo que se considera apropiado para piezas de dimensiones de hasta 100 x 100 x 50 mm, con pesos de hasta 1.0 kg— este posibilita el uso de pinzas múltiples, así­ como el desplazamiento de los pallets. Además de la carga y descarga durante el tiempo de procesamiento principal por medio del robot de seis ejes integrado, el sistema permite también la ejecución manual de esta etapa de trabajo, lo cual resulta útil, por ejemplo, con lotes pequeños. Sumado a ello, el cambio de la reserva de piezas puede realizarse durante el tiempo de procesamiento principal para la producción de la instalación.

El diseño del módulo de carga con el depósito de piezas ligeramente desplazado lateralmente permite también el uso de la celda de fabricación en condiciones difí­ciles.

Este diseño se caracteriza por una puerta del recinto del robot en forma de arco circular y permite un acceso casi ilimitado para todos los trabajos de preparación en el puesto de carga. La solución proporcionada es especial para dicho propósito, con lo que es posible extraer las virutas y el lubricante refrigerante de todo el recinto del robot al transportador de virutas de forma segura.

El depósito de pallets vertical integrado en el módulo para piezas en bruto y acabadas tiene una capacidad máxima de 24 pallets de 600 x 400 mm cada uno. Como en un compartimento caben, por ejemplo, 48 ruedas de álabe de compresor para automóvil, el depósito tiene capacidad para 1,152 piezas brutas o acabadas. El tiempo de funcionamiento de la instalación, con un tiempo de ciclo de un minuto por cada dos piezas, es de 9.6 h, lo que corresponderí­a a una cinta de alimentación de 64 metros. 

Al contrario que muchas soluciones utilizadas hasta ahora, el transporte de pallets no se realiza por medio de sistemas de cadenas propensos a las averí­as, sino de una jaula móvil con husillo de rosca de bolas sin desgaste. Por medio de este sistema, los pallets pueden cargarse y descargarse a una altura uniforme y ergonómicamente óptima. Además, la jaula móvil está ejecutada como un eje de posicionamiento libremente programable.

Las celdas de fabricación del BA 222 o BA W02-22 y el módulo de carga pueden utilizarse alternativamente para la solución compacta con un depósito de piezas, en el futuro también con una cinta de alimentación. Además, hay planificada una celda de fabricación formada por el centro de mecanizado BA 322, así­ como un módulo de carga. Las soluciones de automatización para maquinados pueden ser cada vez más efectivas y extensas, una vez que se reconocen los requerimientos puntuales del proceso y se incrementa el desarrollo tecnológico, pero, sobre todo, relacionado con la integración de complementos robóticos y mecatrónicos.


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