Taller de mecanizado automatiza producción con brazo cobot

La automatización de la atención de máquinas se vuelve cada vez más común en los talleres de trabajos de Estados Unidos, y adopta una variedad de formas, desde simples hasta complejas. Para muchos de estos talleres, el sistema de automatización puede ser cada vez más algo que no ocupa mucho espacio en el piso de producción, no requiere una integración a gran escala y tiene la flexibilidad de ser reutilizado fácilmente para trabajos futuros. B.I.C. Precision Machine Co. Inc. es un ejemplo: la automatización aquí tomó la forma de un brazo cobot.

En febrero pasado, el taller de trabajos con sede en Blanchester, Ohio, decidió automatizar un trabajo de contrato repetitivo que requería mucha mano de obra. En el pasado, un empleado cargaba y descargaba partes de dos tornos Doosan perpendiculares entre sí, para producir núcleos de hierro de silicio utilizados en dispositivos de seguridad ferroviarios. El rápido tiempo de ciclo dejó a los empleados esencialmente dando vueltas todo el día mientras atendían las máquinas.

Para aliviar la carga física de este trabajo, el taller primero adaptó las puertas de la máquina para que se abran automáticamente, luego instaló un pedal y un botón de palma para abrir y cerrar el mandril, pero la naturaleza repetitiva del trabajo todavía era difícil para los empleados. Las cosas empeoraron cuando el taller presentó problemas de calidad a medida que cambiaba a los empleados dentro y fuera de ese puesto, en asignaciones de una semana.

“Trabajábamos en dos turnos en estas partes las 24 horas del día y recibíamos quejas —dice Foreman Shawn Allen—. Los empleados odiaban la carga y descarga de las dos máquinas”.

Armado con automatización

Para solucionar este problema, B.I.C. invirtió en el brazo robótico colaborativo OB7 de Productive Robotics, que fue suministrado por Absolute Machine Tools. El OB7 es un cobot independiente de siete ejes, que tiene un alcance de 1,000 mm y puede acomodar una carga útil de 11 libras con una repetibilidad de ± 0,1 mm.

La capacidad del brazo cobot para trabajar de forma segura junto a los empleados de B.I.C. —sin necesidad de barreras de seguridad— era muy importante para la empresa porque no quería que la automatización reemplazara un trabajo humano. En lugar de que los empleados pasen la semana realizando tareas repetitivas de carga y descarga, ahora tienen la libertad de preparar partes para el brazo de cobot y hacer un trabajo más interesante, como controles de calidad en las partes de tolerancia estrecha.

“Definitivamente, es un brazo para el proceso, pero no ha reemplazado al cerebro del proceso”, dice Sarah Burns, gerente de operaciones comerciales.

Para integrar el robot en la celda del torno, Absolute trabajó con B.I.C. para colocar las máquinas paralelas entre sí, de tal modo que el brazo cobot pueda situarse entre las máquinas. Con una pinza neumática personalizada diseñada por Absolute, el cobot descarga el núcleo del primer torno y lo coloca en la estación de preparación especial inferior, ubicada cerca de la puerta del segundo torno. El brazo cobot luego regresa al primer torno y agarra y carga un núcleo sin mecanizar que espera en la única estación de preparación del torno.

El brazo cobot retrocede al torno dos, donde la pinza retira la parte completa y la coloca en la estación de preparación superior, antes de cargar la máquina con el núcleo que espera en la estación inferior. Finalmente, el brazo cobot toma la parte terminada de la estación de preparación superior y la coloca en una bandeja de núcleos terminados. Este proceso permite que el brazo cobot acceda a hasta 20 núcleos en un proceso, durante aproximadamente media hora antes de que un empleado debe preparar nuevos núcleos para tornear y mover los núcleos terminados a una operación de fresado final.

Mientras que B.I.C. está satisfecho con el resultado final de la integración de cobot, la instalación inicial requirió cierto esfuerzo. El primer desafío fue sujetar consistentemente la parte. Dado que el núcleo de hierro de silicio comienza como una forja, las partes son de forma inconsistente. Para remediar esto, Absolute diseñó una pinza neumática personalizada para reemplazar la pinza electrónica original del brazo cobot.

El segundo desafío fue la gran cantidad de ubicaciones, 10 en total, que el taller necesitaba enseñar al brazo cobot para realizar las acciones descritas antes. Afortunadamente, el OB7 no está programado como los robots tradicionales. En cambio, la programación utiliza una tableta Samsung para ejecutar una aplicación en modo enseñanza, que rastrea e imita la trayectoria del brazo cobot.

Burns dice que llegar a la programación y la pinza correctas tomó tiempo; incluso, la automatización “fácil” como un cobot no fue un éxito a la primera. Sin embargo, evitar la fatiga por repetición y cumplir con los estrictos requisitos de tolerancia han hecho que la automatización valga la pena, dice.