La simplicidad conquista la complejidad en las celdas de moldeo de automóviles

Dos celdas de moldeo por inyección verticales idénticas y altamente compactas se encuentran entre las adiciones más recientes a la planta de KHG Plastics GmbH en Velberg, Alemania. Las nuevas celdas, que juntas pueden producir unos 40.000 contactos eléctricos sobremoldeados por semana para sistemas de iluminación automotriz, combinan una secuencia de fabricación de metal, sobremoldeo, pruebas y empaque en una producción totalmente automatizada. Y lo hacen con elegancia y sencillez.

Originalmente, la compañía consideró mover piezas a través de estas diversas funciones con la ayuda de dos robots de seis ejes, un operador humano y automatización adicional. Pero una propuesta mucho más simple, desarrollada por el fabricante de robots Sepro y Kiki, un integrador de sistemas local, convenció a KHG Plastics de que las celdas serían más compactas y productivas utilizando tres robots lineales de tres ejes, todos integrados a través de un único sistema de control. Esta solución ofrece un consejo a otros moldeadores sobre cómo los enfoques no convencionales pueden conducir al éxito.

AUTOMATIZACIÓN DE MÚLTIPLES FUNCIONES

Después de ganar la oportunidad de producir un nuevo contacto de metal sobremoldeado para los sistemas de iluminación de vehículos de un fabricante de automóviles, KHG se puso a trabajar en el diseño del sistema de producción para esta pieza. La empresa buscaba un proceso totalmente automatizado que integrara una variedad de equipos de producción:

• Una máquina dobladora y perforadora de metal para recibir piezas en bruto de metal y producir contactos de metal orientados hacia la izquierda y hacia la derecha;

• Una máquina de moldeo por inyección vertical para recibir y sobremoldear los estampados metálicos;

• Una estación de prueba para probar en cortocircuito los contactos sobremoldeados;

• Una estación de envasado donde las piezas "buenas" de la mano derecha y de la izquierda se transfieren a bandejas apilables que se pueden mover para una mayor automatización interna o paletizar y enviar al cliente.

Dado que la aplicación involucró piezas móviles a través de una serie de operaciones de pre-moldeo y post-moldeo, la compañía consideró una propuesta inicial que preveía el uso de dos robots de seis ejes, que ofrecerían 360 ° de alcance operativo junto con la capacidad de manejar incluso las manipulaciones de piezas más complejas. Este enfoque sugirió que un gran robot de seis ejes, ubicado en el centro, podría hacer la mayor parte del trabajo, manipulando las piezas desde la máquina de estampación a través del sobremoldeo hasta el aparato de prueba. A partir de ahí, un robot más pequeño de seis ejes retiraría las piezas y las cargaría en bandejas, que pasarían a un apilador automático de bandejas y a los carros para su extracción.

Aunque la lógica de la propuesta era clara, los funcionarios de la empresa tenían preguntas y buscaban la opinión de otros socios comerciales de confianza. Basándose en experiencias pasadas, preguntaron a Sepro si el robot de seis ejes más grande podría ser reemplazado por un robot lineal.

Después de considerar los requisitos de la empresa y comparar alternativas, Marius Svagnea, gerente de ventas de área de Sepro, respondió "Sí". Su análisis encontró que un robot lineal Sepro, un modelo de tres ejes S5-35, podría reemplazar al gran robot de seis ejes en el centro de la celda, reduciendo los requisitos de espacio y permitiendo un acceso más fácil para cambios de molde, mantenimiento y servicio al doblado. , equipos de prueba y moldeado en la celda.

A medida que avanzaban las discusiones, Svagnea propuso utilizar un segundo robot lineal, un Success 7 más pequeño, para manejar las piezas probadas en lugar del robot más pequeño de seis ejes. Finalmente, se agregó un Success 11 para automatizar de manera flexible el manejo de la bandeja de piezas. Debido a que los robots lineales podrían colocarse sobre las máquinas de moldeo, simplificarían la ubicación de la maquinaria, reducirían los requisitos de espacio en el piso y mejorarían el acceso. El alcance no sería un problema, ya que sus vigas horizontales podrían tener cualquier longitud requerida.

KHG quedó impresionado por la lógica:“Vimos que un robot de seis ejes habría ocupado demasiado espacio y tendría un alcance demasiado limitado, dijo el CEO Lutz Karrenberg. “La solución Sepro / Kiki combinó varios robots estándar en un espacio muy pequeño. Esta fue la razón principal detrás de nuestra decisión ”.

Karrenberg agregó:"Al principio no pensamos necesariamente en una solución con un carro de bandejas que incluyera la carga a través de un tercer sistema de robot. Esta idea provino completamente de Sepro, que ya había implementado algo de naturaleza similar. Esta solución no solo salvó usamos mucho espacio, pero también optimizamos nuestro flujo de trabajo y aportamos una gran flexibilidad al sistema para futuras tareas de producción ".

CÉLULAS EN FUNCIONAMIENTO

Cada robot tiene su propio control Sepro Visual, y cada uno está programado individualmente para realizar sus propias funciones dentro de la celda. Sin embargo, el control Visual 3 en el primer y más grande robot, el Sepro S5-35, también funciona como el control del robot "maestro", coordinando la seguridad de la celda y las operaciones del robot.

El gran robot Sepro S5-35 tiene una carrera horizontal de 4000 mm. En las celdas KHG, este robot comienza el proceso de producción, recogiendo cuatro contactos metálicos estampados y doblados (dos a la derecha y dos a la izquierda) de la mesa de lanzadera de la unidad de punzonado y doblado. A continuación, el robot pasa a la máquina de moldeo por inyección vertical. Después de quitar cuatro contactos sobremoldeados del ciclo anterior, coloca cada uno de los cuatro contactos metálicos en la mitad inferior del molde que descansa sobre el plato giratorio abierto de la máquina. Las herramientas del extremo del brazo del robot sostienen estos contactos el tiempo suficiente para bloquearlos de forma segura en su posición antes de que el molde gire hacia la máquina para sobremoldear. Mientras tanto, el mismo robot coloca las cuatro piezas terminadas en una estación de prueba, donde se verifican mediante una prueba de cortocircuito de 500V. Luego, el robot "maestro" S5-35 vuelve a recoger las piezas probadas, traslada las piezas aceptables a una estación de transferencia y elimina las piezas defectuosas del proceso.

A continuación, Sepro Success 7 toma las piezas probadas de la estación de transferencia, las identifica como piezas de la mano izquierda o derecha y las coloca en la bandeja de piezas correspondiente. Este robot tiene una carrera horizontal de 1500 mm.

Finalmente, el robot Success 11 se hace cargo. Es responsable de mover las bandejas llenas de piezas a la izquierda y a la derecha a las estaciones de descarga, donde apila las bandejas de piezas completas en carros móviles. Luego, recupera otra bandeja parcial (izquierda o derecha, según la bandeja llena que dejó) de las estaciones que contienen bandejas vacías y la coloca en su posición en la mesa deslizante para llenarla.

La única participación humana en las operaciones de la célula es la extracción de bandejas de piezas completas, aproximadamente cada 6 horas.

SIMPLIFICACIÓN DE LA INTEGRACIÓN DE MÚLTIPLES MÁQUINAS

Por lo general, la integración y el control de la operación de tres robots y diversas piezas de equipo para trabajo de metales, moldeo por inyección, pruebas eléctricas y carga / apilado de bandejas requeriría un PLC separado y una amplia programación personalizada. Sin embargo, los diseñadores de celdas pudieron coordinar e integrar todos los equipos clave en la celda aprovechando las capacidades del control Visual 3 de Sepro.

La última mejora de Sepro en integración, un conjunto de características llamado Easy Package, no solo abarca las funciones de interoperabilidad de la prensa de inyección / robot en Euromap 67, sino que agrega una gama de capacidades adicionales de sincronización, control, monitoreo e intercambio de datos. Al aumentar drásticamente la funcionalidad de E67 y la evolución de los protocolos de Euromap (E79, E81), Easy Package de Sepro no solo permite y simplifica la integración y el control de máquinas de inyección y robots, sino también de sistemas de producción completos, como las celdas de producción gemelas de KHG.

"En nuestra opinión, la facilidad de integración es la gran ventaja de la cartera de Sepro", dijo Karrenberg de KHG. Al aprovechar las capacidades de integración de Sepro a través de proveedores confiables, KHG obtuvo dos celdas de producción que brindan resultados más elegantes, poderosos y rentables, con menos esfuerzo de programación e integración, que los sistemas más sofisticados que consideraron en un principio. Debido a que tanto los robots Sepro como el control Visual están diseñados en torno a las necesidades de los moldeadores por inyección, se dice que la programación inicial, el funcionamiento y la integración de múltiples elementos es mucho más fácil, al igual que la reasignación de activos cuando las necesidades futuras demandan cambios en la producción.