Aumentar la capacidad y la flexibilidad de producción atornillando con los cobots

Descubra todos los detalles en el exitoso estudio de caso

Necesidad del cliente

Nuestro cliente polaco, Despol TM, una empresa integradora de sistemas, es un proveedor de soluciones robotizadas para procesos de producción, específicamente ROBOTS colaborativos, que utiliza la tecnología Fiam cuando las operaciones que deben realizar sus máquinas son ensamblajes mediante elementos roscados.

La empresa integradora ha recurrido a Fiam para realizar las soluciones para su cliente final: uno de los fabricantes europeos más importantes de televisores con una planta en los alrededores de Poznań en Polonia donde trabajan más de 500 operadores.

Gracias a la colaboración entre estos 3 partners, se ha creado una sinergia exitosa que ha originado un pedido de 20 unidades totales en el plazo de 2 años.

Resumen de las necesidades del cliente final:

• Estaciones que realicen operaciones de atornillado de manera automática mediante cobots (gestionados a distancia) y que se integren en las líneas de producción realizadas con cintas transportadoras

• Introducción de robots colaborativos para realizar operaciones repetitivas y trabajar junto a los operadores; gracias a sensores y tecnologías 4.0, realizan operaciones de servicio muy amplias, por ejemplo, se interconectan con el almacén para la recogida automática de componentes o realizan operaciones complementarias al atornillado. Su uso también es cada vez más necesario para respetar las distancias operativas que impone la emergencia sanitaria actual

• Responder rápidamente a flujos de producción cada vez más variados y cambiantes.

En el sector de la producción de televisores, las variantes de productos/componentes a procesar son cada vez más numerosas; por tanto, la complejidad de la gestión de los lotes de producción se traduce en la programación de diferentes ciclos productivos en función de los materiales y de los tipos de tornillos a utilizar en varios y diversificados turnos de trabajo

• Controles in-process para verificar la calidad de la producción en tiempo real y evitar que los errores se acumulen hasta el final del proceso

• Controles post-process para recopilar datos, monitorizar procesos y realizar verificaciones cualitativas.

¿Qué solución propone Fiam?

Módulo de atornillado automático MCA integrable en el cobot de la empresa integradora; a continuación, 5 razones del por qué de esta elección:

1. Porque el cobot se puede reprogramar rápidamente y utilizar para diferentes aplicaciones: una elección perfecta incluso para producciones de bajo volumen o flujos de trabajo cambiantes y con rápidos cambios de ajustes operacionales

2. Porque es una «máquina inteligente» y cada vez más necesaria en los sistemas de producción existentes. No es una solución destinada a reemplazar al hombre, sino para colaborar con él para absolverlo de las tareas más pesadas y peligrosas y permitirle representar el auténtico valor añadido en el trabajo

3. Porque el operario puede efectuar operaciones complejas y sus competencias se expanden a través de un mecanismo de «job enlargement» en el que se le requiere realizar actividades más críticas para que el trabajo diario sea más motivador y con tareas más cualificadas

4. Porque garantiza gran flexibilidad a la automatización de los procesos, ya que puede programarse para funcionar en modo reducido cuando una persona ingresa a la zona de trabajo del robot y reanuda la velocidad máxima cuando la persona se aleja y, en el caso específico de la cinta transportadora de la solución, adaptarse a los tiempos de ciclo totales

5. Porque el sistema de atornillado, instalado en el cobot, utiliza una tecnología de atornillado electrónica, la más adecuada para responder a las necesidades de: versatilidad operativa, interconexión, programación y control del proceso productivo in-process y post-process.

Descubre cómo está constituido el módulo de atornillado para cobot de Fiam ¿Cuáles ventajas ofrece?

1. ALIMENTADOR AUTOMÁTICO DE TORNILLOS

El alimentador de tornillos está está equipado con un PLC integrado que, además de gestionar y temporizar todo el ciclo de atornillado, dialoga con el cobot y la red corporativa: utiliza el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, que, a través de la conexión Ethernet, permite la gestión a distancia de todos los parámetros del alimentador y, por lo tanto, de los ciclos de atornillado.

El alimentador de tornillos está personalizado por Fiam según el tipo de tornillo del cliente. En este caso, un tornillo Pozidrive con valona bajo la cabeza de caucho. La personalización del alimentador es un criterio decisivo para la realización de una solución automática fiable y prestacional para la situación de trabajo específica.

Ventaja: alimentación automática continua y constante de los tornillos directamente en el punto de atornillado, acelerando la productividad y adaptándose a la velocidad del cobot.

2. DISPOSITIVO DE ATORNILLADO DE AUTOAVANCE

A la muñeca del Cobot está fijado el dispositivo de atornillado que permite el avance automático de la punta hacia el tornillo y no le permite retroceder. Este sistema, exclusivo y patentado por Fiam, ofrece 3 ventajas fundamentales:

- SEGURIDAD PARA EL USO EN UN COBOT: al gestionar 3 operaciones de trabajo (carreras sincronizadas de paso del tornillo, carrera intermedia de acoplamiento tornillo/punta, carrera final de atornillado) completamente dentro del dispositivo y, por consiguiente, al no tener piezas móviles, es perfectamente compatible con las normas de seguridad previstas

- NO DAÑA LOS COMPONENTES: durante el atornillado, el cabezal del dispositivo no se apoya en las superficies, , evitando cualquier tipo de contacto. Por tanto, los componentes delicados como, por ejemplo, las tarjetas electrónicas de los televisores, no pueden sufrir daños

- RETENCIÓN MECÁNICA DEL TORNILLO Y ATORNILLADO EN PROFUNDIDAD: el cabezal retiene el tornillo mecánicamente y no por aspiración; esta última tecnología implica diferentes problemas de pérdida de tornillos en los componentes, especialmente durante las manipulaciones rápidas del cobot. Para esta solución, el cabezal ha sido personalizado según el tornillo y el componente para atornillar en profundidad. También ha sido equipado con el dispositivo «antivuelco» que, debido al tipo de tornillo muy pequeño con una relación longitud tornillo/diámetro cabeza comprendida entre 1,1 y 1,5, evita que los tornillos se vuelquen en el cabezal y, por lo tanto, evita atascamientos de tornillos durante el montaje.

El correcto posicionamiento del dispositivo en el punto de atornillado se realiza de la siguiente manera:

- El cobot está equipado con una cámara que fotografía la tarjeta electrónica en tránsito

- De acuerdo con las coordenadas de la toma, el cobot procesa el posicionamiento de la tarjeta electrónica del televisor en la cinta transportadora

- Calcula la velocidad de tránsito

- Determina exactamente la posición de los puntos de atornillado en la tarjeta

- Procede con el posicionamiento según los programas de atornillado preconfigurados que prevén el número de tornillos y los parámetros de par de apriete configurados para esa producción.

3. MOTORIZACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICO

Esta tecnología satisface de la forma más eficiente las necesidades de atornillado expuestas y, sobre todo, las de interacción con el sistema de gestión de la fábrica. El motor es brushless y el sistema de control de los parámetros de atornillado se obtiene a través de transductor de par y resolver integrados que garantizan una alta resolución en la medición de los parámetros de par/ángulo. Junto con las unidades de control, el sistema garantiza las siguientes prestaciones:

- gestión a distancia del cobot

- Interfaz con el PLC de línea y otros dispositivos a través de las señales E/S que se pueden programar libremente. Se relacionan con la cinta transportadora de trabajo activando o desactivando las plantillas de bloqueo de la pieza y, por consiguiente, según los componentes a ensamblar y los programas de atornillado configurados.

- Gestión del número de atornillados por tipo de componente así como por parámetros de par/ángulo/tiempo necesarios para un correcto ensamblaje

- 32 «tareas» preconfigurables y que se pueden abrir para un control perfecto de las secuencias de atornillado

- 8 programas disponibles para cada tarea, dentro de los cuales es posible configurar las 3 estrategias de atornillado diferentes disponibles (control del par, control del par monitorización del ángulo, control del ángulo-monitorización del par) y los otros parámetros del ciclo de atornillado (rotación en sentido horario/antihorario, par mínimo/máximo, ángulo mínimo/máximo, reducción de la velocidad durante el apriete, tiempo límite).

¿Cuáles son las ventajas del uso de esta tecnología?

- control preciso de los atornillados y de las secuencias

- continuidad de la producción gracias a la cuenta de los tornillos/ciclos de trabajo

- Detección de posibles irregularidades de proceso, por ejemplo tornillos con rosca dañada (mediante el parámetro del tiempo de atornillado)

- Memorización de los datos para efectuar actividades estadísticas y traducir los resultados de atornillado y, por lo tanto, de productividad/calidad de los procesos, en KPI de análisis y monitorización; Una respuesta fundamental a las necesidades de digitalización y uso de los datos que provienen de las máquinas como herramienta para crear valor a través de la optimización y valorización de los procesos de producción

- INTERCONECTIVIDAD: a través del Puerto Ethernet el sistema puede interactuar con los protocolos Ethernet IP, ACOP, ToolsNet, así como con Códigos de barras, PLC e impresoras.