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Powertrain bien conducido con la tecnología de control de GE Fanuc

15/12/2003
En su factoría de Kaiserslautern, Opel Powertrain GmbH está produciendo lo último en tecnología de motores. La tecnología de control que lleva asociada está suministrada en su mayoría por GE Fanuc Automation.
Desde Abril de 2001, Opel Powertrain GmbH de Kaiserslautern, Alemania, produce motores de aluminio Ecotec. Para este fin, la factoría completa ha sido equipada con una moderna tecnología de fabricación. Esto incluye, por ejemplo, la técnica de fundición con moldes de poliestireno para bloques de cilindros y culatas, fresado exterior de cojinetes de ejes de cigüeñal, incisión por láser de las bielas, y el ensamblaje del motor con comprobación en carga del par de giro. Basados en esta tecnología, así como en un bien ideado concepto de ensamblaje, ha sido posible la producción de 2.000 motores diarios, o 460.000 motores anuales.

Extenso proceso de mecanizado

Los productos de automatización de GE Fanuc Automation se utilizan principalmente en los pasos individuales de la producción de bloques y culatas, ejes de cigüeñal, bielas y árboles de levas, sistema de preparación del medio refrigerante, ensamblaje de la culata y del motor, así como en el sistema de transporte de piezas.

Se utilizan, en total, 469 CNC de GE Fanuc, 147 controles SPS, 316 terminales de operación, así como el sistema Cimplicity PMC (Production Management Control) como sistema de control de la producción.

El producto y sistema de convalidación, gestión del proyecto en la factoría, servicio y soporte, así como la coordinación con los proveedores de las máquinas herramienta fueron llevados a cabo por GE Automotive. En total, máquinas de 24 proveedores están equipadas con controles de GE Fanuc.

Las piezas son producidas en cientos de diferentes pasos de elaboración (por ej. rectificado, mandrinado, fresado, lavado, pulido, transporte, escisión por láser y comprobación) antes de ser ensambladas en un motor Ecotec. Existen varias soluciones de control interesantes dentro de la amplitud de este complicado proceso de fabricación.

Función de protección contra colisión en la producción de culatas

Para la producción de culatas de cilindros, la empresa Eelwema ha producido y desarrollado cuatro máquinas especiales. Estas son, las máquinas de montaje, de estampación y de tapas de válvulas, así como una máquina de sellado, montaje parcial y verificación. Cada máquina dispone de hasta 20 estaciones, en las que las piezas pasan a través de varios ciclos de montaje y comprobación en una secuencia de producción de 23.5 segundos. Las piezas semiacabadas se sitúan a alta velocidad para el siguiente paso de la operación, mediante bielas cíclicas, carros transversales y unidades de transporte con hasta cinco servomotores. Estas secuencias están controladas por reguladores inteligentes de servomotor tipo PowerMate H.

En la producción normal de alta velocidad puede ocurrir que un componente del motor obstruya o bloquee la secuencia debido a un incidente no previsible. Antes, se utilizaban exclusivamente acoplamientos mecánicos para la seguridad. La desventaja de estos es que, en caso de obstrucción, es necesario realizar un reset manual y volver a ajustar las referencias del accionamiento. Frecuentemente se utilizan dos encoders adicionales para monitorizar la posición real de la unidad de accionamiento. Esto repercute en una pérdida de tiempo en la secuencia de producción y un considerable esfuerzo extra en la tecnología de control. GE Fanuc ha desarrollado la función de protección contra colisión especialmente para este tipo de funcionamiento defectuoso.

El PowerMate H monitoriza la velocidad de giro del servomotor en tiempo real. En el caso de un repentino aumento, crítico en tiempo, del par de giro previamente parametrizado (como un bloqueo de la biela cíclica), el accionamiento se para sin perder su posición absoluta. Una vez que el bloqueo ha sido eliminado, la máquina o la biela cíclica vuelve a ponerse en marcha inmediatamente. Ya no es necesario efectuar un nuevo ajuste manual.

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Sincronización de tres cabezales

Ex-Cell-0 ha producido 12 líneas transfer, cada una de las cuales dispone de unas 10 estaciones para el mecanizado de bloques de cilindros. Los bloques de cilindros son mecanizados mediante los procesos de fresado y mandrinado. Una función especial consiste en un proceso patentado por Ex-Cell-0 para el mecanizado de los orificios de los rodamientos del cigüeñal. En esta máquina “mandrinadora en línea” tres cabezales operan con sus posiciones sincronizadas. En el transcurso de la producción, las posiciones de los cabezales cambian con referencia a los demás.

El CNC de las Series 16i-M de GE Fanuc se utiliza para conseguir esta sincronización. La máquina posee tres sistemas de accionamiento: para el movimiento giratorio del borde de la herramienta; para el soporte de la barra mandrinadora, así como un accionamiento para el movimiento giratorio de la curva de ajuste fino de la herramienta detrás del borde de ésta. Los tres sistemas de accionamiento giran con posición sincronizada durante la operación. Si se requiere un ajuste fino de las herramientas, se cambia la posición de un accionamiento. En esta operación, la posición de la curva de ajuste fino de la herramienta al borde de la misma, y por tanto el diámetro de mandrinado, se modifican. Tras el procedimiento de ajuste fino de herramienta, los dos accionamientos continúan operando con posiciones sincronizadas.

Transporte e incisión por láser

Además de las máquinas anteriormente descritas, existe también una serie de aplicaciones realmente interesantes. Por razones de espacio se mencionará brevemente otros dos ejemplos. Uno de ellos es el sistema de transporte portátil de la empresa GSA. Este sistema transporta las piezas entre las máquinas herramienta individuales a una velocidad de hasta 130m/min. La tecnología de accionamiento y control de este sistema procede de GE Fanuc y se caracteriza por un alto grado de precisión de posicionamiento en ciclos de alta velocidad y alta aceleración.

El segundo ejemplo es la línea transfer suministrada por Mauser, en la que se mecanizan bielas. Además del mandrinado y fresado, la pieza se produce también mediante escisión por láser. Para ello, se utiliza un láser para hacer dos escisiones. En esta posición de ruptura nominal, la biela de conexión se corta en dos y se vuelve a roscar. Un CNC de doble canal de las Series 160-MC de GE Fanuc se usa para controlar hasta nueve ejes.

La producción ha comenzado

Una factoría avanzada de motores como Opel Powertrain, ofrece numerosas soluciones técnicas interesantes. Algunas de éstas, procedentes del campo de la tecnología de control y accionamiento han sido descritas en este informe. Entretanto, la producción ha comenzado. En el proyecto global, los fabricantes de máquina herramienta trabajan mano a mano con GE Fanuc. Los efectos de esta colaboración se vieron en la suave puesta en marcha. Para Opel Powertrain, el resultado es una nueva factoría de motores con una calidad de producto mejorada y un aumento de la productividad

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