La clave de la servoalimentación en el estampado

Enfrentadas con retos desafiantes en la productividad y calidad del estampado, las plantas de estampado y ensamble de Cooper Lighting, en Monterrey, México, se vieron forzadas a renovar y mejorar las técnicas y los equipos de manufactura. Específicamente, tuvieron que buscar equipos precisos de servoalimentación para prensas con el fin de reemplazar sus antiguas líneas neumáticas de alimentación para una docena de prensas mecánicas que podían aumentar su marcha. El resultado final de este cambio buscaba cumplir con los volúmenes de producción siempre crecientes y los ajustados programas de entrega. Además, necesitaban flexibilizar sus procesos para correr hasta cuatro o cinco números diferentes de parte por turno y ser eficientes de manera que lograran de diez a doce cambios de bobina por turno en cada prensa. Y su reto más importante era la prioridad de procesar superficies de material pintadas o pulidas, libres de rayones.

Cómo se inició la empresa
Los orígenes de Cooper Lighting se remontan a 1956, cuando se fundó Halo Lighting Company con el propósito de manufacturar accesorios para iluminación. Halo fue comprada por McGraw Edison, que en 1985 fue adquirida por Cooper Industries. Cooper Lighting se fundó en 1987.

Desde sus modestos inicios, con instalaciones pequeñas y seis líneas de productos, Cooper Lighting fue creciendo hasta lograr una posición de reconocimiento en la industria internacional. Actualmente, Cooper Lighting, con sede principal en Peachtree City, Georgia, Estados Unidos, es un fabricante líder de alumbrados para carreteras y luces empotradas, y uno de los fabricantes más grandes de luces incandescentes, fluorescentes, H.I.D., de salida, de emergencia, deportivas, decorativas y para ambientes complejos. La empresa está compuesta por 13 divisiones con diez instalaciones de producción en Estados Unidos, Canadá y México.

Cumplir con los retos del estampado
En abril de 2000, Cooper Lighting introdujo su operación de estampado en Monterrey, México. Desde el principio, ellos enfrentaron grandes retos: producir 10.000 o más partes por año; buscar la flexibilidad para programar partes de una prensa a otra; estampar superficies de material pintado o pulido sin rayones; mejorar la efectividad en los cambios de bobina e incrementar las tasas de producción para satisfacer la demanda de sus clientes. Pronto se dieron cuenta de que con sus alimentadores neumáticos de bobinas no lograrían encontrar soluciones para cumplir estos retos. En palabras sencillas, tuvieron un efecto limitante y dramático en las tasas SPM, que causaban rayones en los materiales pintados y pulidos, producían constantes fracturas de las matrices, y además reparaciones.

El área de estampado de Cooper Lighting utiliza varios tipos de prensas: Komatsu, Clearing, Williams-White y Clearing-Niagara, con capacidades desde 300 hasta 600 toneladas. Sus nuevos logros en productividad y calidad están amarrados a las líneas de alimentación serie ServoMaster de Coe Press Equipment, que la empresa adquirió con el fin de mejorar varios de sus procesos.

Estas líneas están diseñadas en esquemas convencionales a fin de brindar el grado más alto de velocidad de procesamiento y flexibilidad para las operaciones de estampado. Las líneas están configuradas con la serie ServoMaster de alimentadores de rodillo, enderezadores de potencia para servicio pesado, carretes para bobinas tipo pull-offcon capacidad hasta de 20.000# y carritos hidráulicos para transporte de bobinas. Estos alimentadores de rodillo, que proveen un desempeño rápido y preciso, reemplazan los alimentadores neumáticos antiguos.

Los alimentadores y enderezadores vienen configurados con rodillos de cromo pulidos para eliminar los problemas con rayones sobre las superficies del material pintado o pulido. Además, los rodillos catenarios y las superficies roscadas tienen un recubrimiento con materiales de nailon Koat-a-Roll para prevenir el daño del material. Muchas de las líneas emplean mesas de roscado sin intervención manual, con superficies cubiertas en nailon.

Enrique Barella, gerente de ingeniería de Cooper, explica porqué seleccionaron las líneas de alimentación Coe: "Los alimentadores ServoMaster de dos rodillos nos dan la capacidad de procesar una amplia gama de materiales, con diferentes espesores y anchos. Los materiales incluyen aluminio, acero y acero galvanizado. Los alimentadores son fáciles de ajustar y alistar, lo cual es muy importante porque necesitamos hacer cambios rápidos de bobinas y las partes. También están diseñados para alimentar nuestros materiales, pintados o pulidos, sin rayarlos o dañarlos".

En Cooper, la eficiencia en los cambios y la capacidad de desarrollar alistamientos rápidos para la alimentación de las prensas son necesidades imperiosas: 61.000 números de parte fluyendo por la planta y cerca de 10.000 producidos con operaciones de estampado lo exigen.

Barella comenta que tienen alrededor de 250 matrices que operan en 12 prensas, y necesitan estar activas procesando partes durante 80% y 90% del tiempo. "Necesitamos ser muy flexibles con nuestra capacidad para cambiarlas si nos avisan inesperadamente. Por ejemplo, un solo alistamiento de matriz tiene la capacidad de correr entre uno y cuatro números de parte simultáneamente (es el caso de un balasto en longitudes diferentes)".

La clave es ir más rápido
Barella cuenta que su principal necesidad era incrementar la producción de partes, con tasas de procesamiento más rápidas y tiempos mínimos de cambio para las bobinas y las tareas. Ellos han logrado duplicar e incluso triplicar el rendimiento SPM anterior en las operaciones de estampado. Muchas tareas pueden ir de 25 a 75 carreras por minuto, únicamente con ajustes mínimos. "Si queremos incrementar nuestra velocidad en la prensa, el equipo Coe nos ayuda con su alistamiento y sus ajustes. De esa manera, los alimentadores de prensa y los enderezadores Coe nos apoyan bastante, especialmente cuando necesitamos ajustar sólo la progresión en la alimentación para un cambio del número de parte".

Para un trabajo específico de un reflector de luz, Barella explica que el acero debe mantenerse a una longitud exacta con la alineación apropiada cuando fluye a lo largo de la prensa. "Si no está enderezado de manera adecuada, se moverá incorrectamente dentro de la prensa, produciendo rayones, generando tiempos muertos y, posiblemente, rompiendo el ajuste de la matriz. Por eso, el enderezamiento del acero es crítico". La producción de este trabajo ha crecido de un tiempo de ejecución de 25 SPM a 70 SPM. Según Barella, el equipo de Coe les da la flexibilidad para mantener el nivel de metal y operar a velocidades más altas. "También nos permite desacelerar el proceso cuando se estampan partes de aluminio o acero pintado o pulido para asegurar que ninguna superficie se esté dañando, además de que mantiene velocidades más altas que antes".

En otra tarea durante el tiempo de esta visita, Barella explicó que hay otras ganancias en productividad: "Podemos acelerar hasta 45 SPM, comparado con los 25 SPM que teníamos antes. Así se obtiene casi el doble de la producción. Y no es sólo la velocidad que se gana con el equipo, también es la calidad que se obtiene en las partes. De modo que allí tampoco hay ningún sacrificio".

Algunas de las líneas convencionales están especificadas con un hueco doblado a fin de almacenar el material inactivo, necesario para longitudes de alimentación largas. Esto es importante para una operación suave del sistema de alimentación de bobinas y una operación continua de la prensa, especialmente para estampar las partes del balasto que tienen longitudes de alimentación más largas. Para hacer esto, él dice que debe haber buena comunicación entre el equipo Coe y la prensa. "Ya que operamos cuatro marcas diferentes de prensas, apreciamos el hecho que el equipo Coe nos haya evitado problemas, integrando y comunicándose con cualquiera de ellas. Las líneas de alimentación Coe operan bien en nuestras operaciones progresivas de estampado con matriz, porque incluso si se incrementa la velocidad de la prensa de 25 SPM a 75 SPM, no se pierde la precisión en la progresión (como sí sucede con alimentadores neumáticos u otros servoalimentadores)", afirma Barella.

Mejorar el proceso con gran variedad de trabajos y materiales
Otra manera como Coe Press le ayuda a Cooper Lighting a incrementar la eficiencia en su producción consiste en mantener sus máquinas elaborando partes, minimizando tiempos de alistamiento y otros tiempos muertos. Minimizar el tiempo de cambio de bobinas y optimizar el tiempo de alistamiento son retos críticos cuando se introduce una nueva bobina o parte en la línea. Los servoalimentadores están regulados por el controlador ServoMaster de Coe, que controla todas las funciones del servoalimentador y almacena la información recibida de cada tarea para cada número de parte en una prensa. "De especial importancia es cómo logramos un entrenamiento rápido con los nuevos operarios, así como la facilidad de movimiento de los trabajos, de una prensa a otra", comenta Barella.

Para incrementar el tiempo productivo de la prensa, los carros de bobinas están preestacionados con la siguiente bobina mientras el carrete termina de colocar el material. Una vez centrada la siguiente bobina y cargada apropiadamente en el mandril, sólo se necesitan cambios menores en los ajustes para el ancho del material, ajustes en la profundidad del rodillo del enderezador y la altura de la línea de paso.

Toneladas de pequeñas bobinas
Existen algunas limitaciones observadas por ellos con su esquema en la línea de estampado, especialmente con el peso limitado en las bobinas. "No podemos procesar bobinas grandes, porque no tenemos la capacidad de moverlas con un montacargas, comenta Barella. Utilizamos una grúa para descargarlas de un camión, pero debido a nuestras limitaciones de espacio estamos forzados a usar un montacargas para moverlas del área de almacenamiento a las líneas de prensas. De modo que cada bobina no puede pesar más de 20.000 libras. Por ello, cargamos nuevas bobinas, en promedio 10 a 12 veces por turno. La prensa necesita ser ajustada cada vez que se carga una nueva bobina. También tenemos que cada bobina es diferente, y pueden tener problemas como ondulaciones, curvaturas y áreas de centro cóncavas o convexas. Y si no se tiene una buena línea de alimentación, se presentarán demasiados problemas con el alistamiento y la consecución de partes precisas".

Barella cuenta que ellos procesan unas 360 bobinas por mes, que pesan en promedio de 16.000 a 20.000 libras. Cooper Lighting corre diferentes tipos de materiales en la misma prensa, tanto en acero como en aluminio. A menudo, tienen que asegurarse de que los rodillos en el enderezador y el alimentador estén limpios antes de manejar los diferentes materiales preterminados. El acero varía en espesores de 0,023" a 0,032" y el aluminio desde 0,014" hasta 0,017". "Podemos comenzar a operar con el material de 0,032" de espesor en una prensa y luego cambiar a 0,026". Sólo necesitamos ajustar la altura de la matriz contra la prensa y hacer un ajuste pequeño en los alimentadores; eso es todo. No tenemos mayores problemas tratando de ajustar el alimentador. De igual forma, la progresión de cualquier parte que usamos puede ser ajustada en el displayde control, lo cual nos ayuda a tener cambios más rápidos", explica Barella.

Debido a que los materiales preterminados son más costosos, la reducción de rayones todavía es más crítica que si se trabajan aceros estándar. Y Barella sostiene que los alimentadores de rodillos y los enderezadores de Coe les ayudan a reducir drásticamente los niveles de rayaduras. "Por ejemplo, cuando trabajamos partes de aluminio, podemos programar el equipo para que pare después de 1.000 carreras para una inspección de calidad del alistamiento de la matriz y del equipo de alimentación, con el fin de realizar una limpieza si es necesario. Esto evita una gran cantidad de rayones cuando hay problemas con un punzón roto o una parte que se mueve de nuestra alineación. Y podemos hacerlo rápida y eficientemente".

"Tenemos material que podría considerarse muy especial, como nuestro material espejo, usado para algunas persianas de lámparas fluorescentes. También tenemos materiales con un acabado espejo y una cubierta plástica para protección. El ajuste que logramos en los enderezadores Coe para los rodillos es tan preciso que podemos estar seguros de que el plástico no se sale del material cuando pasa a través del alimentador y del enderezador", menciona Barella.

Mejor desempeño de los alimentadores
Cuando se procesan materiales pintados o pulidos, la tecnología de servoalimentación de Coe les ayuda a reducir los rayones debido a la pérdida de progresión durante el proceso de alimentación de bobinas. Los anteriores alimentadores neumáticos usaban sujetadores laterales para mover la bobina, que generalmente se resbalaban y resultaban en exceso de alimentaciones erróneas y tiempos muertos. El tiempo productivo y las velocidades de procesamiento fueron los principales factores para reemplazar aquellos alimentadores neumáticos. Barella explica que el borde hendido del acero puede perder la abrazadera que sostiene la cinta.

Esto hace que la cinta se mueva en la prensa y se pierda progresión, fuera del riesgo de un doble golpe. Además, ya que la prensa puede acelerarse rápidamente, las abrazaderas del alimentador podrían no abrir y cerrar a la velocidad correcta. Según Barella, con el equipo de servoalimentación, tener un rodillo en lugar de abrazaderas para mover el material de la bobina, "da más velocidad y mucha más tracción. Así el material fluye suavemente, en especial con partes de aluminio".