Automatización de remachados e inserciones de chips

Así si hablamos de inyección o moldeo por compresión podríamos citar la inyección o compresión de varios componentes o la inserción de piezas metálicos en el molde previo al proceso de formación de la pieza propiamente dicho. En cambio si nos referimos al soplado, hablaríamos del soplado 3D o con moldes de cierre progresivo.

En cuanto a los procesos asociados a la piezas ya conformadas los más comunes son:

• Aquellos en los que interviene un medio de unión fija; bien sea la soldadura (por alguno de sus procedimientos habituales: ultrasonidos, aire caliente, etc.), o bien sea el encolado o pegado.

• Colocación de tuercas remachables, que servirán como alojamiento de tornillos de fijación de otras piezas.

• Colocación de clips de unión, que pueden ser tanto metálicos como plásticos y que permitirán el ensamblaje de estas piezas en otros conjuntos con su posterior desmontaje y montaje sin deterioro de las piezas.

Tradicionalmente, los procesos con mayor índice de automatización han sido los de asistencia a máquinas, normalmente por una combinación de dos factores; seguridad y producción. A ellos se ha unido la manipulación y colocación en molde de insertos metálicos u otros materiales.

La creciente utilización de nuevos plásticos en multitud de piezas del interior y del exterior del automóvil ha llevado asociado nuevos estudios y análisis para la automatización de procesos tradicionalmente realizados de modo manual.

Además de la automatización del proceso de atención a máquina de inyección mediante la utilización de robots angulares de 6 ejes, recientemente ABB Flexible Automation ha acometido la automatización de alguno de los procesos citados anteriormente, como son la colocación de tuercas remachables y la inserción de clips de unión.

A pesar de las notorias diferencias existentes entre ambas aplicaciones, existen ciertas similitudes en la composición de dichas células productivas:

• Como paso previo a la ejecución del proceso principal, las piezas deben colocarse en cunas para su fijación, generalmente realizadas en resina epoxy,

• El suministro de los elementos a incorporar se realiza mediante un sistema de dispensación, generalmente compuesto por un impulsor vibratorio circular y un transportador lineal que proporcionan los elementos a manipular de uno a uno con la cadencia y orientación necesaria para el proceso. Dicho equipo se completa por un sistema personalizado que permite fijar el elemento para que posteriormente sea asido por el elemento manipulador del robot.

La diferencia fundamental entre ambas aplicaciones estriba en la herramienta colocada en la muñeca del robot, que es la que determina el procedimiento de cogida del inserto:

• para la colocación de tuercas remachables se utiliza un cabezal de remachado que coge la tuerca roscándola al perno del propio cabezal,

• para la inserción de clips el sistema de manipulación depende directamente del tipo de clip a utilizar, siendo los métodos habituales la utilización de pinzas de aprehensión y la utilización de componentes de vacío. En ambos casos suele ser pinzas o garras diseñadas especialmente a tal efecto.

La versatilidad que proporciona un robot de 6 ejes permite la colocación de las tuercas o clips en diferentes posiciones y orientaciones en el espacio sin necesidad de complicar las cunas o utillajes y, por supuesto, sin partes móviles en los mismos.

Como consecuencia de dicha carencia, los intentos de automatización robotizada de este proceso han pasado siempre por la necesidad de fijar la unidad de remachado y mover la pieza con el robot. Proceso en general factible para piezas pequeñas y de geometría poco compleja, pero con poca viabilidad cuando las dimensiones de la pieza son considerables o su geometría se complica.

El desarrollo de nuevos y más precisos cabezales de remachado ha permitido su montaje en la muñeca del robot y aumentando considerablemente la flexibilidad y versatilidad de dichos procesos, gracias a la posibilidad de posicionarse en cualquier punto del espacio y en la orientación que se requiera con precisión de décimas.

Como en toda automatización, la adaptación de los elementos periféricos debe ir acompañada por la utilización de un elemento manipulador de elevadas prestaciones en cuanto a precisión y repetividad (capacidad para una vez fijado un punto volver a éste). La serie de robots ABB utilizados en estas operaciones presentan una repetividad situada en un rango desde 0,03 mm (IRB 140) hasta 0.07 mm. (IRB 4400).

El robot más comúnmente utilizado para operaciones de inserción de clips es el ABB IRB 140. Con una capacidad de carga de 5 Kg., un radio de trabajo de 85 cm y una repetividad de 0,03 mm permiten su utilización para la inserción de clips con la mayoría de piezas.

Por otra parte, una vez estabilizados todos los parámetros de la célula, como variabilidad de dimensiones en piezas, posiciones, etc. el sistema trabaja con un elevado índice de fiabilidad y autonomía, con la intervención de operarios para trabajos de supervisión de célula y acopio de insertos al sistema dispensador.

Factores como la monotonía del trabajo como los reducidos tiempos de ciclo (sobre todo en inyección) para el gran número de clips, obligan a la rotación del personal que lo realiza, lo que implica más de una persona por célula (pudiendo llegar hasta a cuatro). De este modo, la automatización de dicho tipo de proceso de fabricación se hace casi imprescindible para la consecución de una elevada rentabilidad así como para preservar la salud física y mental de los operarios de planta.

Asimismo, considerando la reducción de los ciclos de vida de los productos consecuencia directa de los continuos "restyling" y cambios de modelo a los que son sometidos los automóviles, la necesidad de automatizar estos procesos se torna en exigencia, lo que demanda a su vez no ya una automatización, sino una automatización flexible.

En resumen, la automatización flexible de procesos a realizar en las piezas ya conformadas significan hoy en día una continuidad a aquellos de asistencia a las máquinas de transformación y en concreto, la colocación de tuercas remachables o la inserción de clips de forma automatizada mediante robots de seis ejes, es hoy en día una realidad y una realidad fiable, consistente y amortizable en un corto periodo de tiempo.