La precisión de un reloj suizo

Paletización más rápida con el robot Delta EXPT

La legendaria fama de los relojes de pulsera de la industria relojera suiza está protegida con el distintivo de calidad "Swiss Made". En términos tecnológicos, ese nivel de calidad únicamente es factible gracias al uso de sistemas de automatización rápidos y muy precisos. Para ello, Amax Automation AG ha implementado un paletizador multifunción con sistemas robóticos y de manipulación, como la cinemática de barras EXPT lista para instalar de Festo.

De acuerdo con las encuestas hechas en el sector, los consumidores exigentes de todo el mundo están dispuestos a gastar hasta un 50 por ciento más por un reloj de pulsera, si está identificado con "Swiss Made". Para que un reloj pueda ser identificado de ese modo, la ley suiza indica que más del 60 por ciento de los costos de la fabricación de un reloj de pulsera deben generarse en Suiza.
Esta es una de las razones por las que la industria relojera suiza ejecuta cada vez más procesos de producción en el propio país. Además, las empresas proveedoras afincadas en países de salarios bajos están perdiendo su atractivo debido al constante aumento de los sueldos y salarios. Adicionalmente, en esos países suele no ser posible obtener la precisión de repetición necesaria en los complicados trabajos manuales que deben realizarse para obtener las piezas. También el uso de material a granel para la obtención de piezas punzonadas y cortadas constituyó otra fuente de posibles mermas de calidad. Este proceso producía una mayor cantidad de desperdicio y requería de numerosos pasos de limpieza.

El mayor grado de producción nacional en la industria relojera ofrece la ventaja de menores distancias de transporte y un control más sencillo de los procesos de producción. El paletizador del fabricante de maquinaria especial Amax se encarga de entregar a las secciones de galvanización, aplicación de pintura, impresión por tampón y montaje piezas de punzonado fino clasificadas con precisión y fiabilidad. Estas piezas de gran precisión varían según tipo y marca de reloj. Además son extremadamente delgadas, pues tienen un grosor que se mide en décimas de milímetro.

Al colocar las piezas de relojes es indispensable ejecutar los movimientos con máxima precisión.

Insertar las piezas del reloj

Máxima precisión

El equipo de paletización de funciones múltiples es muy rápido y versátil. Con ciclos de 120 piezas por minuto, coloca hasta once piezas pequeñas diferentes en seis diferentes bandejas reticuladas o en dos bandejas tipo Jedec. Recurriendo al software y al panel de mando, el sistema puede memorizar de manera muy sencilla piezas de características diferentes. Los procesos siguientes exigen que las piezas se coloquen en las bandejas de manera extremadamente precisa. Una determinada parte de las piezas siempre tiene que mirar hacia arriba, una vez colocadas en las bandejas. Dos sistemas de cámaras y un sistema de giro especial, garantizan que las piezas se coloquen en las bandejas siempre correctamente orientadas.

Apenas se distinguen sobre la cinta

A continuación empieza el proceso de paletización como tal. El sistema de visión artificial SBO..-Q detecta la orientación de las piezas que avanzan sobre la cinta de transporte y transmite los datos a dos robots Delta EXPT. Mediante una pinza por vacío especial, el robot Delta recoge las piezas de la cinta y las coloca en las bandejas, según proceda. Se trata de una operación bastante complicada, pues basta una ligera corriente de aire para que las pequeñas piezas cambien su posición sobre la cinta transportadora. Además, las piezas son tan delgadas que la pinza apenas puede distinguirlas. Una producción segura exige, por lo tanto, un sistema de manipulación que funcione de manera constante con gran precisión y ejecute movimientos exactos para no modificar la posición de las piezas sobre la cinta y, a la vez, para recogerlas de manera segura. "Por ello es muy importante utilizar los robots apropiados", explica Rolf Wirz, gerente de Amax.

Robots con cinemática Delta

"Sabíamos que para recoger las minúsculas piezas con la versatilidad y velocidad necesarias, únicamente podría tratarse con una cinemática Delta", agrega Wirz. "Hacía bastante tiempo que nos había llamado la atención el robot Delta EXPT de Festo, pero todavía no contábamos con un proyecto apropiado para ese robot. Finalmente resultaron decisivos varios factores. En primer lugar, la óptima relación entre los costes y la utilidad y, en segundo término, la estrecha colaboración que habíamos entablado durante años con Festo Suiza", explica Wirz, experto en sistemas de automatización.

"Gracias a su experiencia en materia de automatización con sistemas neumáticos, Festo fue la empresa a elegir para el desarrollo del sistema de sujeción de piezas mediante vacío", comenta Wirz. Agrega que se requiere de mucha experiencia, ya que no es sencillo generar la dosis correcta de vacío en el momento preciso para recoger y soltar las piezas. "Es conveniente que Festo tenga experiencia con sistemas de automatización neumáticos y eléctricos, y que nosotros seamos capaces de desarrollar un conjunto completo recurriendo al sistema de pinzas y al robot. De esta manera también pudimos reducir la cantidad de conexiones y, por lo tanto, simplificar el sistema", asegura Wirz, refiriéndose a las ventajas de la colaboración con Festo.

Cinemática de barras con sujeción por vacío

Mediante una pinza por vacío especial, el robot Delta recoge las piezas de la cinta y las coloca en las bandejas, según proceda.

Retoques finales en el Festo Application Center

Pero antes de que la cinemática de barras pudiera entrar en funcionamiento en el paletizador, aún se requerían muchas pruebas para la validación. "Por eso pedimos apoyo a los colegas del Application Center de la central de la empresa en Alemania", explica Daniel Minger, técnico de ventas del clúster industrial de manipulación de piezas pequeñas y electrónica en Festo Suiza. Para poder alcanzar los 120 ciclos por minuto eran necesarias dos cinemáticas de barras: la primera cinemática de barras toma tantas piezas de la cinta como le es posible, mientras que la segunda coge el resto. Una cámara de visión de Festo con PLC integrado controla ambas cinemáticas de barras. Hasta aquí, la teoría.

Pero en la práctica, las cosas suelen ser diferentes. Tratándose de tareas complejas, las simulaciones en pantalla suelen no ser suficientes. En esos casos es necesario realizar pruebas en el Festo Application Center. Allí, en condiciones realistas, se comprueba la precisión de repetición de sistemas de manipulación según los ciclos exigidos por el cliente, y la cámara de alta velocidad de Festo registra los movimientos. De este modo es posible conseguir la plena coordinación entre el software y el hardware.

En el caso del equipo de paletización de Amax, el punto crítico fue la colocación de las piezas en las bandejas. Por lo tanto fue ideal hacer las pruebas en el Application Center, donde se analizaron la precisión de la colocación de las piezas y los tiempos de estabilización de los robots. A continuación se obtuvieron los algoritmos necesarios, optimizándolos en función de los ciclos requeridos.

Los conocimientos de ingeniería permiten ahorrar tiempo

Festo entregó los dos robots EXPT como una unidad completa lista para su instalación, el sistema de control CMXR para sistemas de robótica, el controlador de motor CMMP-AS y el armario de maniobra correspondiente. A esto se añadió el sistema inteligente de cámara compacta SBOI...-Q que registra ópticamente las piezas sobre la cinta y transmite los datos de posición a la unidad de control de los robots. Otros sistemas de manipulación, que también se entregaron listos para su instalación, se ocupan del cambio de las bandejas. Los ejes eléctricos tipo ELGT empujan las bandejas para que avancen, mientras que los cilindros neumáticos las elevan y sujetan. El eje eléctrico EGC-HD, conocido por su rigidez y precisión, se encarga de los movimientos horizontales de las pinzas mecánicas. La pinza recoge varias piezas a la vez, efectúa un giro de 90° y las deposita en la bandeja. Los movimientos verticales están a cargo del eje eléctrico EGC.

Festo entregó el sistema completo y listo para su instalación, tras haber comprobado su funcionamiento y ofreciendo las garantías del caso. "Aprovechamos los conocimientos de ingeniería de los especialistas de Festo en automatización. De esta manera pudimos ahorrar mucho tiempo, especialmente durante las pruebas y la puesta en funcionamiento", afirma Rolf Wirz, explicando las amplias prestaciones de Festo.

Eje eléctrico EGC-HD

El eje eléctrico EGC-HD, conocido por su rigidez y precisión, se encarga de los movimientos horizontales de las pinzas mecánicas. La pinza recoge varias piezas a la vez, efectúa un giro de 90° y las deposita en la bandeja.

Terreno virgen para la tecnología Delta

"Nuestras soluciones de automatización con frecuencia se acercan a los límites de lo conocido y técnicamente factible. De nuestros socios de negocios exigimos capacidad innovadora y la voluntad de aceptar nuevos retos o de abordar aplicaciones completamente nuevas. Festo es un socio que cumple estos requisitos", afirma Wirz. El robot Delta EXPT no es más que un ejemplo entre muchos, que explica cómo Festo es capaz de ofrecernos productos innovadores que nos permiten imponernos en nuestro mercado", indica el gerente de Amax.

Según Wirz, gracias a su atractiva relación precio-rendimiento, la cinemática de barras de Festo amplía la tecnología delta a áreas que anteriormente estaban reservadas a robots SCARA. Sus ventajas son evidentes: masa móvil pequeña y fácil acceso. Además, convence por la rigidez del sistema y la consecuente excelente precisión de repetición.

Amax Automation AG

Kirchbergstrasse 211
CH-3400 Burgdorf
Suiza

Campo de aplicación: automatización de sistemas de montaje y fabricación, máquinas especiales y manipulación de envases

Este artículo fue publicado en la revista para clientes de Festo trends in automation 2.2014

  1. Imágenes: Martin Jeker
Sumario