Los robots automatizan el ensamblaje de autopartes

En algunos casos, los robots SCARA reemplazaron los mecanismos de recogida y colocación neumáticos o servoaccionados.

Foto cortesía de Epson Robots

Los robots SCARA cargan y descargan palets. Los robots brindan flexibilidad para manejar diferentes componentes o diferentes bandejas de envío.

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Algunos robots de Husco llevan más de 14 años funcionando.

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Los ingenieros de Husco desarrollaron un sistema modular de ensamblaje automatizado que consta de un transportador de transferencia de paletas y 10 robots Epson SCARA para la mayor parte del manejo de materiales.

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Husco International, con sede en Waukesha, Wisconsin, es un fabricante privado y de propiedad familiar de sistemas de control hidráulicos y electromecánicos para aplicaciones automotrices y fuera de carretera. En el negocio desde hace más de 75 años, la empresa emplea a más de 1.500 personas en todo el mundo y registró ventas de más de 500 millones de dólares el año pasado.

La división automotriz de la compañía fabrica válvulas de control, sistemas de inyección de combustible, solenoides, turbocompresores y sistemas EV para los principales fabricantes de automóviles y camiones. Su división fuera de carretera construye sistemas de control hidráulicos y electromecánicos para equipos agrícolas, de construcción, de manipulación de materiales y comerciales.

Si bien muchos fabricantes, incluido Husco, han dedicado cada vez más esfuerzos a los vehículos eléctricos, aumentar la eficiencia de los motores de combustión interna sigue siendo importante.

Un avance crucial ha sido el uso de solenoides de fuerza variable en motores de automóviles y camiones. Estos pequeños dispositivos optimizan la apertura de las válvulas que permiten que el combustible y el aire ingresen a los cilindros en el corazón de cada motor, lo que ayuda a aumentar tanto la eficiencia del combustible como la potencia.

Husco ha estado trabajando en su propia versión de la tecnología durante varios años y el año pasado introdujo un nuevo solenoide en el mercado.

"Nuestro objetivo en fabricación era construir una línea de producción rentable capaz de producir más de 2 millones de estas piezas cada año, ejecutando dos turnos de ocho horas, cinco días a la semana", dice Jake Wampole, director técnico de fabricación avanzada. (AMG) en Husco Automotive.

AMG es la división interna de automatización de fábricas de Husco. Diseña y construye la mayoría de las líneas de fabricación para Husco y recientemente comenzó a ofrecer sus servicios también a clientes externos.

Para alcanzar su objetivo, la planta tendría que producir un solenoide completamente ensamblado y probado cada 6,1 segundos.

Para hacerlo posible, el equipo de AMG desarrolló un sistema modular de ensamblaje automatizado que consta de un transportador de transferencia de paletas y 10 robots Epson SCARA para la mayor parte del manejo de materiales. Se decidieron por un sistema Epson G6, dos G3 y siete sistemas T-Series.

"Tenemos una larga historia con los robots Epson", dice Wampole.

Durante casi 15 años, la empresa ha utilizado Epson SCARA y robots de seis ejes para producir decenas de millones de sistemas de control de motores, a menudo en líneas que funcionan las 24 horas del día, los siete días de la semana, los 365 días del año.

“Nos gusta enfatizar que somos primero un fabricante y luego un integrador, y sabemos lo que se necesita para construir sistemas que funcionen sin problemas, duren mucho tiempo y puedan satisfacer las demandas de una fabricación de alta velocidad y precisión. ”, afirma Aaron Gietzel, director de programas de AMG.

"Hemos tenido experiencias realmente buenas con los robots Epson", añade. "Todo se reduce al costo, la velocidad, la flexibilidad, el servicio y el soporte".

El sistema consta de tres celdas. "En el primero, cargamos armaduras, c-pulls, tapas y conjuntos de bobinas, los combinamos, los presionamos y los engarzamos", explica Wampole. “En el segundo, comprobamos si hay fugas de aire y realizamos pruebas de curva de fuerza versus distancia de los productos terminados. Finalmente, los empaquetamos en un conjunto de bandejas al vacío para enviarlas a los clientes”.

Para ensamblar piezas a la velocidad necesaria, “tenemos que cargar y descargar los palés con robots, y necesitamos flexibilidad para manejar variaciones de componentes o ajustarnos a las bandejas que utilizamos para el envío”, añade.

Husco y AMG utilizan con mayor frecuencia robots Epson T-Series para operaciones de recogida y colocación, pero actualizan a la Serie G cuando necesitan mayor velocidad y precisión.

"La Serie T ofrece una solución muy rentable para movimientos rápidos o moderadamente complejos, y su controlador incorporado es una excelente opción para una instalación rápida y una integración más sencilla", dice Wampole. "Su rentabilidad nos brinda la flexibilidad de reemplazar las estaciones de recogida y colocación neumáticas o servoaccionadas por un robot".

"La facilidad de programación, la flexibilidad de movimiento, la precisión de colocación y la velocidad comunes a los robots Epson, junto con nuestros años de éxito usándolos, fueron factores en nuestra decisión de diseñar una línea de producción robótica", añade Gietzel.

Dice que la decisión ha dado buenos resultados, ya que la línea ha funcionado casi a la perfección desde su puesta en marcha el otoño pasado.

Válvulas de control de desplazamiento variable

Otra tecnología que mejora la eficiencia de los motores de combustión interna es la cilindrada variable, que permite que un motor más grande, bajo una carga ligera, desactive algunos de sus cilindros para mejorar la economía de combustible. Husco produce una válvula de control de motor de desplazamiento variable que se usa ampliamente en las industrias automotriz y de camiones.

"La válvula en sí tiene quizás 15 subcomponentes que ensamblamos aquí en Waukesha", explica Gietzel. “Viaja por una línea de montaje paletizada y utilizamos varios robots Epson para cargar los distintos componentes. Una vez que la válvula está completamente ensamblada, se engarza para mantener unidas las piezas. Y luego lo probamos completamente antes de enviarlo”.

El año pasado, Husco produjo más de 4,2 millones de estas válvulas y la demanda sigue creciendo. "Dado que la línea funciona las 24 horas del día, los siete días de la semana, cualquier esfuerzo por aumentar la producción significa reducir el tiempo del ciclo", dice Wampole.

Un cuello de botella ha sido la operación de engarzado al final del ensamblaje, que utiliza una máquina que Husco compró a un fabricante de máquinas externo. "Hasta el otoño pasado, usábamos un carro neumático para mover las piezas hacia y desde la estación de engarzado", dice. La máquina tomó una pieza del palé, la giró verticalmente y luego la colocó en el nido de engarzado.

"Pudimos ejecutar simulaciones con un robot Epson C4 de seis ejes que demostró la capacidad de reducir el tiempo del ciclo de 7,5 segundos a 6,5 ​​segundos", recuerda Gietzel. Esto significaría un aumento del 13 por ciento, o casi 550.000 piezas por año.

Debido a que era un producto existente, el equipo AMG de Gietzel construyó la configuración robótica en paralelo a la línea de ensamblaje, junto con un gabinete eléctrico secundario y una caída directa para alimentar el nuevo robot. De esa manera, una vez que todo estuvo listo, pudieron reemplazar el antiguo sistema neumático con el robot en tan solo tres días de inactividad.

Este proyecto, finalizado a finales del año pasado, fue un éxito rotundo y cumplió sus objetivos de reducción del tiempo de ciclo y aumento de la productividad.

"Para el éxito del proyecto fue crucial nuestra capacidad de encender y probar el nuevo robot, y prácticamente todas las simulaciones de movimiento en nuestra área de construcción antes de desmontar la máquina antigua", añade Wampole.

Una nueva operación de recogida y colocación

Mientras el equipo reconstruía la estación de engarzado, centraron su atención en una de las operaciones de recogida y colocación en la misma línea de válvula de control de desplazamiento variable.

"Aquí intentábamos lograr el mismo tiempo de ciclo de 6,5 segundos, para que toda la línea pudiera producir las piezas a mayor velocidad", explica Gietzel. "Pero esta estación utilizaba una máquina de manipulación de materiales de estilo neumático más antigua que simplemente no era tan rápida como nuestros robots Epson".

Tenían otro objetivo importante: “Necesitábamos más tiempo de actividad. Nuestro sistema mecánico estaba muy limitado, era muy difícil conseguir una alineación perfecta y, por tanto, estaba sujeto a averías. Al utilizar otro robot Epson T-Series, sentimos que podíamos aumentar la robustez, minimizar el tiempo de inactividad y mantener ese ciclo de 6,5 segundos”.

El equipo está ultimando el cambio a la nueva operación, pero hay indicios de que será tan exitoso como las otras mejoras que han emprendido.

Avanzando

En la industria del automóvil la tecnología cambia constantemente. "Ahora estamos ampliando nuestra cartera con sistemas para vehículos eléctricos", afirma Wampole.

A medida que la empresa avanza, Wampole y Gietzel acuerdan que continuarán su relación con Epson.

“En su mayor parte, estamos aprovechando cinco, seis o siete años de los robots SCARA estándar sin tener que reemplazar muchos componentes, si es que hay alguno. De hecho, tenemos algunos robots Epson que llevan más de 14 años funcionando. Y no puedo decir que los utilicemos en salas limpias: hacen su trabajo en situaciones sucias y aceitosas. ¡Los ponemos a prueba!

“Cuando hay un problema”, añade Gietzel, “Epson ha sido muy receptivo. También ha sido fantástico trabajar con nuestro proveedor local de Epson, Doig Corp. de Cedarburg, WI”.

Ambos coinciden en que excelentes productos de automatización y un gran soporte serán cruciales para el trabajo continuo de Husco y AMG.

“Las áreas que hemos actualizado con robots Epson son ahora nuestras mayores afectadas, mientras que antes eran las que causaban los mayores dolores de cabeza”, afirma Wampole.

Después de 15 años, su confianza en la velocidad, robustez, facilidad de servicio y soporte de los robots Epson continúa creciendo.

MONTAJE EN LÍNEA Para obtener más información sobre el ensamblaje robótico, visite www.assemblymag.com para leer estos artículos: Conjuntos de circuitos de soldadura de robots SCARA El nuevo software hace que los robots sean más fáciles de implementar El alimentador flexible resuelve el desafío del ensamblaje