Impulso a la automatización de palés libres para ganar velocidad y escalabilidad

Las empresas manufactureras a menudo necesitan ampliar rápidamente sus recursos y su capacidad para satisfacer las demandas de los clientes que sirven a mercados de gran volumen, como los componentes de automoción, la automatización de edificios y el IoT. Ganar una licitación para suministrar componentes originales a una gran marca de automoción es un gran logro para un fabricante de piezas y es motivo de celebración. Por otro lado, la adjudicación también supone un reto para el proveedor, que debe cumplir con obligaciones que a menudo son complicadas y pueden exigir una cuidadosa inversión en nueva automatización. El cliente puede pedir un número relativamente pequeño de unidades para hacer una prueba antes de realizar pedidos importantes, y también puede haber un periodo de puesta en marcha.

Una pequeña empresa debe ser inteligente para gestionar la transición de ganar una licitación a convertirse en un socio de confianza a largo plazo. Desde el punto de vista financiero, realizar una gran inversión inicial en nuevos equipos puede no ser viable y se corre el riesgo de quedarse con un exceso de capacidad si el negocio acaba tomando un rumbo diferente. Por otro lado, deben estar preparados para entregar el pedido según el calendario acordado tan pronto como reciban luz verde.

El enfoque de producción de palés libres es flexible y escalable para los procesos de fabricación automatizados. La automatización de palés libres es muy apreciada como un enfoque flexible para fabricar productos de forma continua y en grandes volúmenes. Las piezas de trabajo se montan en palés que se mueven de forma independiente entre las estaciones de trabajo, normalmente en un sistema de transporte o de raíles. No están fijados de forma rígida y pueden detenerse, desviarse o almacenarse según sea necesario.

En un proceso típico de palés libres, los equipos automatizados de cada estación realizan una tarea específica en la pieza de trabajo transportada por la bandeja, como soldadura, montaje o inspección. Los palés se mueven de forma asíncrona, cada una a su propio ritmo, dependiendo del tiempo que se tarda en completar el proceso o de la disponibilidad de la siguiente estación. Los palés pueden desviarse a diferentes rutas o estaciones en función del tipo de producto, los controles de calidad o la lógica de producción. Dado que los palés pueden hacer cola entre estaciones, los procesos ascendentes y descendentes pueden funcionar a diferentes velocidades.

Este enfoque presenta ventajas inherentes que resultan especialmente beneficiosas para los pequeños fabricantes. Se pueden añadir estaciones adicionales de forma rápida y rentable, o eliminar las estaciones que no sean necesarias, sin necesidad de rediseñar toda la línea, lo que facilita la escalabilidad y permite a las empresas adaptarse a la evolución de las necesidades de los clientes. Además, al dirigir diferentes productos por diferentes rutas, las pequeñas empresas pueden admitir la producción de modelos mixtos y personalizar unidades individuales si es necesario. Además, al desacoplar la sincronización del proceso entre estaciones, la automatización de palés libres minimiza los cuellos de botella y garantiza una fabricación resistente y fácil de mantener. Si una estación deja de funcionar por cualquier motivo, las demás pueden seguir funcionando.

Los componentes de automoción, los controles de calefacción inteligentes y otros conjuntos de ingeniería se fabrican a menudo de esta manera, lo que permite a los fabricantes optimizar la flexibilidad y el tiempo de actividad. En una línea de montaje de baterías para vehículos eléctricos, por ejemplo, los módulos de la batería se colocan individualmente en sus palés y se mueven a través de la secuencia de procesos. El primer proceso puede realizar una inspección automatizada antes de que el palé se desplace a la siguiente estación para el atornillado automatizado. A continuación, la estación final completa la secuencia soldando con láser la batería. Si la estación de soldadura está ocupada, el palé puede esperar o ser redirigida a una célula de soldadura alternativa.cell.

El enfoque de palés libres ha demostrado su eficacia en numerosos escenarios de fabricación. Yamaha Robotics ha colaborado con el integrador de sistemas El.Mec, del norte de Italia, que ha creado células de fabricación modulares para el procesamiento de palés libres utilizando robots de la amplia gama Scara de Yamaha. Las células aprovechan un diseño innovador con interfaces eléctricas y mecánicas externas estandarizadas que pueden conectarse directamente a otras células cuando llega el momento adecuado para ampliar la línea de producción con el fin de aumentar la producción o acelerar el rendimiento. Esto permite a los operarios de los equipos ampliar sus líneas de producción de forma aún más rápida y sencilla que en una línea convencional de palés libres.

El concepto celular ayuda a las empresas manufactureras a licitar para grandes contratos a pesar de tener una capacidad limitada, con la confianza de que pueden acelerar el rendimiento y adaptar los procesos individuales según sea necesario para cumplir con sus obligaciones a lo largo de la vida útil del proyecto. Cada célula contiene un conjunto de estaciones de producción y, gracias a la integración de los robots Scara de Yamaha, estas estaciones garantizan tiempos de ciclo rápidos y eficientes en el montaje y la manipulación de piezas como válvulas y pequeños mecanismos. Las estaciones se pueden retirar manualmente para su mantenimiento, ajuste o adaptación si es necesario.

Al integrar también el sistema de transferencia lineal LCMR200 de Yamaha (figura 2), la última generación de esta célula estandarizada puede funcionar a una velocidad de línea superior a la que se puede alcanzar cuando se transportan las piezas con transportadores convencionales. Accionados por motores lineales, los deslizadores LCMR200 se desplazan a una velocidad de hasta 2.500 mm por segundo. La velocidad, la aceleración/deceleración y las posiciones de parada son programables, por lo que son fáciles de configurar, ajustar y adaptar según sea necesario.

Los deslizadores (figura 3) pueden transportar hasta 30 kg y sujetar la pieza de trabajo con precisión para que los robots puedan realizar procesos como atornillado, dispensación de pegamento o paletización sin necesidad de herramientas específicas. De este modo, las células son más fáciles de usar y configurar, se mejora el rendimiento y el sistema es extremadamente silencioso, incluso cuando funciona a plena velocidad.

Los deslizadores se accionan de forma independiente y los codificadores envían continuamente información sobre la posición al controlador principal. Además de permitir que el sistema optimice el rendimiento y evite colisiones, los datos de posición y sincronización pueden impulsar el control de calidad y la mejora de los procesos. Además, la información también permite la trazabilidad por unidad, lo que simplifica el cumplimiento de los requisitos de la industria automovilística. Los datos de posición se capturan automáticamente sin intervención del usuario ni dependencia de sistemas de identificación convencionales como el RFID, lo que ayuda a evitar costes adicionales y esfuerzos de ingeniería.

Al integrar el sistema de transferencia lineal, las células de montaje pueden interconectarse con extrema precisión a medida que se amplía la línea de producción. La tolerancia mecánica entre los deslizadores es inferior a ±30 micras y las unidades de circulación instaladas al final de la línea utilizan guías de alta rigidez y un sistema de bucle cerrado para eliminar cualquier desviación debida a las variaciones de la temperatura ambiente.

La automatización con palés libres es una técnica de fabricación probada que ofrece flexibilidad a los operadores y puede ampliarse cuando es necesario para aumentar la capacidad de producción y el rendimiento. Las mejoras adicionales, con la introducción de células de producción estandarizadas e interconectables y el sistema de transferencia lineal de Yamaha, aportan una velocidad adicional y una mayor escalabilidad, lo que permite a los pequeños fabricantes gestionar grandes contratos con mayor confianza.