Los fabricantes de automóviles solicitan cada vez mayor precisión en los componentes de sus sistemas de frenos antibloqueo (ABS). Esto se convirtió en un problema para un fabricante global de sistemas ABS que necesitaba una única solución para sus procesos de fabricación. Sus plantas en China, Alemania, y los Estados Unidos tenían líneas de producción manual que ya no eran lo suficientemente precisas, y cada vez más dificultades para adaptarse a los diseños cambiantes de los clientes. Esto era perdida de tiempo, dinero y futuros negocios.

Su respuesta fue instalar sistemas flexibles robotizados. El fabricante buscó la solución en Advanced Automation, Inc., de Greenville, Carolina del Sur, para diseñar una versión robotizada de sus líneas de ensamblado. Advanced Automation, un integrador de sistemas robóticos, a su vez, se apoyó en Stäubli Robotics.

“La precisión de los robots Stäubli fue el factor determinante para elegirlos,” dice Robert Belk, Director de Grupo de Control en Advanced Automation. “Su precisión solventó el problema de posicionar piezas con precisión y repetidamente.” Belk también dice, “Los robots Stäubli no tienen juego en sus reductores, garantizando la máxima repetibilidad. Además, los estudios de tiempos de ciclo de los robots fueron impresionantes.”

Igualmente, Bill Hein, Director de Proyectos de Advanced Automation, afirma, “ los robots están agrupando y manteniendo juntas las piezas, y ello obliga a tener tolerancias de pocas micras. Nosotros estábamos muy preocupados con la precisión y repetibilidad requerida, motivo por el que preferimos Stäubli.” Hein añade, “Su rendimiento y precisión contribuyen extremadamente al valor de nuestros diseños.”

Tres líneas diferentes

Bill Hein describe el proyecto ABS como, “El usuario final tiene robots en tres líneas individuales de montajes para automatizar el sistema de frenos antibloqueo. Los robots colocan las piezas en la posición para diferentes operaciones y procesos.” Las tareas implican medición, atornillado, y prensado de piezas en un ensamblaje.

Las unidades usadas en estas operaciones son modelos Stäubli RX160 y TX90L, ambos son de seis ejes y montados en peana. Advanced Automation eligió estos modelos particulares debido a su adaptabilidad inherente y su largo alcance. Hein menciona, “Nosotros necesitábamos voltear la pieza; las operaciones se realizan en los seis lados. Los modelos de robot de seis ejes nos daban esa flexibilidad.”

Mientras que el rendimiento de las líneas automatizadas coincide hoy con el de la versión anterior manual, las nuevas líneas pueden adaptarse a las múltiples necesidades que esperan en el futuro los fabricantes y sus clientes. Algunas de esas necesidades no eran ni siquiera previsibles durante la fase de planificación de este proyecto, pero el fabricante quería tener la flexibilidad de encontrar cualquier eventualidad que pudiese surgir en el competitivo mundo de los fabricantes de piezas para automoción. “El sistema manual era muy rígido, en absoluto adaptable. Advanced Automation presentó un diseño robotizado flexible que permite cambios en los tipos de producto,” apunta Hein. “Y por supuesto nuestro sistema les ofrece un considerable ahorro de mano de obra, comparado con la línea manual.”

Las tres nuevas líneas de ABS no son exactamente igual. “La línea de producción en Alemania está totalmente automatizada, lo que incluye naturalmente más robots,” dice Bill Hein. “Las líneas de producción en China y Estados Unidos tienen algunas variaciones sobre la línea en Alemania pero incluyen algunas operaciones de carga manual.” Hein explica que la razón por la cual estas líneas de producción están menos automatizadas que su homólogo Alemán no tiene nada que ver con cuestiones técnicas, sino una decisión de costes.

Justin Nardone, Director de Proyecto y colega de Hein en Advanced Automation, añade, “Las piezas situadas a través de las líneas son similares, pero tienen variaciones para diferentes vehículos. Esto destaca aún más la flexibilidad que el usuario final requiere.” La mayor diferencia es el tamaño de las piezas producidas, a pesar de que pasan por procesos similares.

Hein dice que el fabricante espera modernizar las líneas en China y los Estados Unidos finalmente. “Inicialmente, estas líneas no necesitaban la tasa de producción completa, por lo que decidieron ir con una estación manual en cada uno de ellos,” Hein manifiesta. “Ellos están equipados para acomodar la automatización completa, sin embargo. Advanced Automation puede duplicar alguno de los subconjuntos en cada una de las subestaciones sin demasiado esfuerzo.”

Desafíos de sujeción
Durante la fase de diseño del proyecto, el integrador analizó con cuidado cómo los robots iban a agarrar los componentes. “Una vez el robot agarraba la pieza, no queríamos que la dejase ir mientras era transportada a una estación, volteada, movida y rotada. Esto ayudaría a mantener flexibilidad y velocidad,” recuerda Bill Hein. “Nosotros también teníamos un desafío en asegurar la pieza mientras era sujetada. Nosotros hablamos con Stäubli sobre cuanta presión se le podría aplicar sin dañar el brazo del robot.” Hein informó que alguna flexión del brazo se produjo, pero Advanced Automation y Stäubli trabajaron conjuntamente para alcanzar una solución creativa y segura.

Robert Belk comentó también sobre las pinzas. “son neumáticas, algunas de las cuales tienen ventosas de vacío. Mientras Advanced Automation compró alguna de las pinzas, nosotros mismos fabricamos las otras.”

Visión y Software
Un sistema de visión localiza y inspecciona las piezas durante la producción. Justin Nardone explica el papel del sistema de visión en la línea de producción. “ La visión se necesita para localizar el producto debido a la disposición aleatoria en los palets. También se analiza el producto para estar seguro de que es la pieza correcta para el proceso.” Nardone añade, “La cámara está montada al final del brazo del robot, no fija sobre el transportador. Se toma una fotografía para localizar la identificación de características de la pieza, y la posición de la pinza se ajusta basándose en el informe de retroalimentación del sistema de visión.”

Robert Belk observó que el sistema de cámaras funciona bien en el entorno de los fabricantes de piezas para frenos. “Aunque un poco de suciedad y fluidos están presentes, mantener la cámara limpia no es un problema.”

El software juega un importante papel en hacer que los robots desempeñen sus funciones de forma adecuada y consistente. Otra vez, Justin Nardone: “La programación de las líneas de producción fue intensa debido a la importancia de las bases de datos manejadas. Cada pieza tiene su propia identidad dentro de la base de datos. Cuando la pieza llega a la estación de trabajo, el software la evalúa, establece la interfaz y toma el control completo del robot.”
El controlador del robot no está siendo usado como un controlador de célula de trabajo. De acuerdo con Belk, “El robot es un esclavo con las tareas programadas dentro de él. Los comandos se emiten para ejecutar tareas específicas del controlador de célula de trabajo.” Device Net se usa para comunicar con el robot, que se comunica con lo quien el PLC le permite.

Obtener un freno con Robots
La instalación del sistema de Advanced Automation utilizando robots Stäubli solucionaron la inflexibilidad, inconsistencia y menor calidad inherente en las operaciones de fabricación manual. Los robots pueden ser reconfigurados para ejecutar sistemas ABS que aún no se han diseñado. Con este sistema, el fabricante ahora tiene medios rentables para acomodarse a las demandas del mercado.

 

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La precisión de los robots de seis ejes Stäubli  solucionaron el problema de posicionar piezas con mayor exactitud y repetibilidad durante el montaje de los componentes del sistema de frenos antibloqueo (ABS).

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El modelo de seis ejes Stäubli TX90L coloca las piezas en la posición para diferentes operaciones y procesos.

 

 

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