De la cuerda de piano al láser

La metrología, una tecnología en constante evolución

Redacción MU15/02/2004
Una posible definición de revolución tecnológica es aquella en la que la mayor parte de la gente, unos años después de iniciarse el fenómeno, ya ha olvidado que alguna vez hubo otra forma de hacer las cosas. Si alguien duda de este principio, debería volver la vista atrás, hasta los tiempos anteriores a los programas de procesamiento de textos, los teléfonos móviles o los alimentos congelados...
Este mismo principio es aplicable a los procesos de trabajo en las industrias de producción en masa - no con menos calidad -, sectores intensivos como el aeronáutico o de la automoción. Aunque el usuario no siempre es consciente de hasta qué punto los avances tecnológicos han cambiado la naturaleza de los procesos de fabricación, los trabajadores de las líneas de producción lo saben muy bien.

Tomemos como ejemplo la tecnología de mediciones ópticas en el sector del automóvil. Pico Europe, una empresa del grupo Comau Pico (propiedad de Fiat), es el mayor proveedor mundial de sistemas de producción para automoción. Diseñan, fabrican, instalan y ponen en servicio líneas de producción de automóviles para fabricantes como Ford, Jaguar, Scania o Volvo.

Esto supone ensamblar cada un de los utillajes que componen la línea de producción, reuniendo las bases, unidades, apoyos y centradores de los útiles, ya mecanizadas, en su configuración dimensional correcta para que refleje el diseño de cada coche. Una vez concluida esta operación, se prueba la línea completa de montaje, y, a continuación, se transporta pieza por pieza a las instalaciones del cliente, en donde se vuelve a montar, se realiza la comprobación final y se pone en servicio.

Desde 1.996, Pico Europe confía en el sistema Laser Tracker de Leica Geosystems (ver caja) como garantía de una rápida producción mediante línea de montaje, combinada con una gran precisión en la medición de cada punto. Sin embargo, lo más interesante es cómo se las arreglaban antes...

Leica Laser Tracker: Cómo hacerlo bien y hacerlo bien a la primera...

Un Laser Tracker es una máquina de medir por coordenadas (MMC) para mediciones de gran volumen. Se basa en un interferómetro láser que rastrea y mide la posición de un reflector con una exactitud de 10 micras por metro. El sistema puede medir hasta 1.000 puntos por segundo y tiene un radio de alcance de 40 metros. La medición se puede realizar estáticamente, con respecto a un orificio de un molde de automoción, o bien dinámicamente, para digitalizar la superficie del panel exterior de una puerta o un troquel de prensado. Una vez medidos, los datos se pueden analizar, comparándolos con unas coordenadas discretas nominales x, y y z, o superficies CAD de forma libre. Las versiones más recientes de Laser Tracker incluyen, además, herramientas portátiles de medición de última generación, que no sólo permiten realizar mediciones en movimiento, sino también digitalizar objetos de forma fácil y rápida.
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Leica Laser Tracker empleado en el proceso de ensamblaje de las herramientas, en una línea de producción automovilística

Antes del Laser Tracker – Mediciones con una cuerda de piano

Antes de que hiciera su aparición la tecnología Laser Tracker en PICO EUROPE, las bases de los utillajes se transportaban hasta una tridimensional (MMC) fija de cuerpo sólido y comprobaban la planicidad y posición de las localizaciones de sujeción y ensamblaje de cada unidad. ¡Más fácil de decir que de hacer!

Los útiles de menor tamaño se podían certificar totalmente montados, con todas sus unidades, centradores y apoyos en la base del utillaje. Pero si el útil era demasiado grande para que la abarcara la MMC, había que medir la base en dos etapas. Primero se medía uno de los lados, y luego se rotaba 180º para medir el otro. A continuación se desplazaban las bases a otro lugar del taller, donde comenzaba el ensamblaje del útil.

Los inconvenientes de este método son obvios: es extremadamente difícil mantener juntas las dos partes con un cierto grado de exactitud. Otro problema que se planteaba a la hora de trasladar una gran placa de acero es que puede variar de forma durante el transporte debido a su propio peso. Esto implica que la base debe ser nivelada de nuevo, con un nivel óptico, antes de comenzar el ensamblaje final del útil.

El procedimiento de medición, una vez ensamblado el utillaje, también era rudimentario, por no hablar del tiempo necesario para llevarlo a cabo. A menudo había que mover una unidad fijada previamente para dejar espacio físico para colocar otro bloque. (El proceso era todavía más complicado si la base de la herramienta tenía que colocarse con un ángulo de 45º.)

A continuación, se colocaba cada una de los útiles de ensamblaje en su posición de trabajo. Entonces se volvían a medir los utillajes para comprobar que no se había perdido la integridad dimensional durante el transporte. Y con frecuencia, era todavía más difícil medir el útil dentro de la propia línea. Algo que no debe sorprender si se tiene en cuenta que entre las herramientas de medición que se empleaban había elementos tan avanzados como cuerdas de piano (para la alineación), micrómetros de varilla (para el espaciamiento de los útiles) y niveles ópticos (para nivelar la línea completa).

La fase final de la operación, es decir, desplazar toda la línea de montaje hasta la fábrica del cliente para su instalación y puesta en funcionamiento, planteaba aún más problemas en cuanto a la flexión de los utillajes. Para terminar de complicar las cosas, una vez en la fábrica no había forma de verificar o de volver a certificar los útiles. Y lo que es peor, si una unidad se dañaba durante el transporte, era muy difícil sustituirla in situ, ya que la única forma de certificar la unidad era mediante métodos convencionales.

Por último, aunque no por ello menos importante, a menudo surgían conflictos porque los paneles del cliente no se ajustaban exactamente a los utillajes de PICO Europa. Estas situaciones también eran extremadamente difíciles de resolver, al no disponer de un medio fiable para medir el útil y poder verificar si se ajustaba al diseño del cliente. Por no mencionar el tiempo y el dinero desperdiciados...

La tecnología cambia el panorama

Afortunadamente, la tecnología ha avanzado mucho. En la era del Laser Tracker, las bases del útil mecanizadas llegan con todos sus taladros de ensamblaje y sujeción. También se incluyen las referencias, y pueden adoptar diferentes formas, como bordes, ranuras o taladros.

Si se dispone de suficiente espacio útil, las bases se pueden colocar directamente en su posición relativa dentro de la línea de ensamblaje. Se fijan referencias de nivel en cada uno de los extremos de la línea de producción, lo que permite al Laser Tracker generar un sistema enormemente exacto de coordenadas ligado a la gravedad.

A continuación, se pueden nivelar todas las bases de la línea, y coplanarlas unas con otras. Irónicamente, todavía se utilizan cuerdas de piano en ocasiones, para hacer un primer alineamiento de las bases. No obstante, la alineación final y el espaciamiento se realiza mediante un Laser Tracker, con un radio de hasta 40 metros. El sistema Leica también se utiliza para comprobar y ajustar la planitud de la base del útil (mediante tornillos de soporte regulables), y para verificar la posición de los taladros de ensamblaje y sujeción.

Es el momento de comenzar la instalación; primero las unidades, después los apoyos y los centradores. Una vez terminado el proceso, el útil estará listo para su certificación. Todos los componentes que forman un mecanismo están mecanizados, y su configuración de ensamblaje debe ser prácticamente nominal. Entonces se utiliza el Laser Tracker para medir la geometría del útil.

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La medición de los orificios para el ensamblaje revela si es necesario modificar su posición, comparada con su valor nominal.

¡Atención... el ciervo!

El personal de Pico Europe no es el único que recuerda ‘los malos ratos de antaño’. En el centro internacional de desarrollo técnico de Opel (ITEZ) de Rüsselsheim – hoy día también cliente de Leica –, Lutz-Henning Steinbrecher recuerda todavía los enormes aparatos de control que había que llevar a los talleres hace años, para comprobar los puntos estratégicos de las líneas de soldadura.

Steinbrecher, encargado de la compra de equipos de medición y de la formación en el centro Itez, sonríe al recordar: “Parecía una especie de cornamenta de ciervo gigantesca. Los trabajadores solían decir: ¡Aquí viene el ciervo!”

Resulta difícil de creer a día de hoy, pero “el ciervo” estuvo en activo en Rüsselsheim hasta bien entrados los 80. Probablemente ocurriera igual que con aquellas máquinas de escribir que se utilizaban entonces, que hoy nos parecen tan anticuadas...

Leica en España

Leica Geosystems cuenta con su propia filial en España. Entre las actividades de la División de Metrología se encuentran la comercialización, formación y soporte post venta. Además, se ha creado un servicio técnico de mantenimiento, re-certificación y reparación de los Láser Trackers que da cobertura no sólo a España, sino también al resto de Europa.

En España Leica ha suministrado más de medio centenar de Láser Trackers a sectores como la automoción, aeronáutica y así como otros sectores industriales. Entre sus clientes se cuentan desde pequeños talleres hasta las más grandes compañías, entre las que destacamos:

  • Serra Soldadura
  • TMS AritexCading
  • ASM
  • Mercedes
  • IVECO
  • Airbus
  • EADS-CASA
  • Gamesa
  • M-Torres
  • IZAR.

Empresas o entidades relacionadas

Gamesa
Izar Cutting Tools, S.A.L.
Scania Hispania, S.A.

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