Un fabricante de metal de Pensilvania tiene en mente la automatización

Jun 12, 2023

Glen Zimmerman revisa el cronograma de la máquina dobladora de paneles EBe de la compañía. Imágenes: Prima Power

Las empresas de fabricación de metal que buscan el ajuste adecuado en sus organizaciones han sido un desafío constante a lo largo de los años. Por supuesto, se ha exacerbado recientemente con el aumento de la paga por hora en otros sectores económicos, como restaurantes y hotelería, lo que hace que la competencia por el talento de nivel de entrada sea aún más acalorada.

Para combatir esta tendencia actual, los fabricantes de metal han tratado de invertir tanto como sea posible en la automatización de las actividades de fabricación en sus talleres, liberando a los empleados para que aborden trabajos más complejos. Para algunos, sin embargo, esta no ha sido una estrategia nueva. Raytec Fabricating, por ejemplo, ha visto la escritura en la pared durante varios años y no solo ha comprado tecnología de fabricación más productiva a lo largo de los años, sino que también ha planificado un futuro automatizado con cada compra.

Los lectores de The FABRICATOR pueden encontrar familiar el nombre de Raytec. El taller con sede en New Holland, Pensilvania, se presentó en diciembre de 2020 porque acababa de tomar posesión de una máquina de corte por láser de fibra de 20 kW para complementar la máquina de 15 kW que ya poseía. La inversión en la nueva tecnología de corte por láser se vinculó a los planes de crecimiento de la empresa. La empresa de fabricación había visto crecer el trabajo de su taller, pero también estaba ocupada con sus propias líneas de productos: productos de construcción, como sistemas de canaletas, y fabricaciones agrícolas, como carros especializados para pesar cerdos. (La planta de New Holland maneja piezas de chapa metálica para estos segmentos de productos finales, y la capacidad de fabricación en otros lugares se ocupa del estampado y el perfilado necesarios para los productos de construcción).

Desde que se publicó esa historia, Raytec agregó un láser de fibra Eagle de 30 kW de Fairmont Machinery, el proveedor de sus dos máquinas de corte por láser anteriores. Glen Zimmerman, uno de los propietarios de la empresa e hijo del fundador Raymond (el "Ray" en Raytec), dijo que sabe que los espacios en blanco de metal cortados con láser de manera más eficiente le dan a su empresa una ventaja competitiva. El momento también le permitió vender el láser de 15 kW en un momento en que iba a tener una gran demanda en el mercado, con muchos talleres que preferían no participar en la carrera armamentista que se ha convertido en capacidades de corte por láser de alto kilovatio.

Pero toda esta potencia de corte por láser ejerce una presión adicional sobre la operación de doblado. Simplemente agregar prensas dobladoras no era la respuesta porque encontrar operadores de frenos experimentados, o incluso alguien que pudiera estar interesado en aprender a hacer eso, no es tan fácil. Es por eso que la empresa agregó tecnología de plegado, como una máquina plegadora CNC, donde ahora se forman muchas de las piezas más grandes y difíciles, y una celda de plegado robótica TRUMPF, que ahora es la primera opción para doblar piezas pequeñas difíciles.

"Pronto vimos que teníamos que continuar este viaje [cuando se trataba de automatización] para tener éxito", dijo Zimmerman. "Fue entonces cuando buscamos agregar un robot de apilamiento [a la máquina punzonadora/cizalla]. En ese momento, realmente no habíamos pensado en el plegado automático de paneles, al menos hasta que tuvimos la oportunidad de realizar algún trabajo que sería una buena opción para ese tipo de máquina".

Agregar una máquina dobladora de paneles a su máquina combinada de punzonado/cizalla Prima Power Shear Genius SGe8, comprada originalmente en 2015, fue una extensión lógica del plan original de la compañía hacia un futuro más automatizado. Un robot de apilamiento en la máquina combinada eliminaría las responsabilidades de manipulación de materiales y permitiría al operador de la máquina operar una o incluso otras dos máquinas. El robot y una máquina dobladora de paneles conectada se tradujeron en un sistema en el que las piezas se troquelaban, perforaban y formaban sin ninguna interferencia humana. La primera vez que una persona tocaría la pieza estaría manipulando la pieza terminada a medida que salía de la dobladora de paneles (o de la máquina punzonadora/cizalla si no se requería formación).

En 2020, Raytec decidió buscar la automatización total. Se instaló una torre de 14 estaciones para alimentar la celda de punzonado/cizallado, que reemplazó un sistema de carga y descarga de un solo palet; una dobladora EBe Express servoeléctrica Prima Power; un robot de recolección y apilamiento para ayudar con las piezas que salen del SGe; y una estación intermedia entre las dos celdas para garantizar que las piezas de trabajo fluyan sin problemas de una estación a otra.

A pesar de su antigüedad, la máquina combinada punzonadora/cizalla seguía siendo una candidata viable para anclar la nueva línea de fabricación automatizada. Después de todo, fue una de las primeras celdas instaladas en Raytec para trabajar con las luces apagadas sin operadores alrededor.

En particular, Zimmerman dijo que la función de clasificación de piezas de la máquina era algo que agilizaba la producción. El SGe tiene dos de 30 por 60 pulgadas. zonas de caída para piezas medianas separadas del esqueleto y un transportador transversal que captura las piezas más pequeñas y las entrega a uno de los cinco contenedores debajo de la mesa.

Agregar la torre de almacenamiento de materia prima, que se conectaba a la máquina combinada de punzonado/cizallamiento, era algo que se podía hacer con bastante facilidad porque había espacio para colocarlo cerca del equipo. Sin embargo, toda la línea tendría que planificarse con precisión.

Las piezas grandes e incómodas ahora se pueden enviar a la nueva máquina dobladora de paneles de la empresa, donde las formas se fabrican automáticamente sin necesidad de manipulación manual de materiales.

"El desafío era permanecer dentro de una longitud de la fábrica determinada por una puerta de muelle", dijo Fred Cooke, gerente de ventas de Prima Power. "Así que proporcionamos componentes estándar en una configuración personalizada".

El SGe8 era un 14 pies. formato. Oportunamente, el sistema de entrega de una sola hoja FLS1540 conectado a la máquina y el sistema de robot de recogida/apilado podían adaptarse a ese tamaño de pieza. El dispositivo de centro de recolección que alimenta el doblador permitió 14 pies. piezas también, abriendo la puerta para que el sistema de doblado procese los espacios en blanco cortados con láser.

Sin embargo, el diseño de la dobladora de paneles necesitaba ser ajustado. El diseño de la dobladora se amplió de 149,6 pulgadas a 153,5 pulgadas para adaptarse a una pieza específica que Raytec fabricaba regularmente.

Para hacer espacio para todo, Zimmerman dijo que quitaron algunas máquinas del camino. Era muy ajustado para toda la línea, pero pudieron mantener todo el equipo en el lado derecho de la puerta del muelle.

La línea se denomina oficialmente PSBB (punzonado, corte, amortiguación y doblado), y el aspecto de amortiguación ayuda a acelerar la producción para que todo fluya sin problemas a través de la línea. Por ejemplo, para piezas que no requieren mucho punzonado o conformado en la SGe, el corte puede superar al robot de apilamiento muy rápidamente. Para evitar eso, las piezas se almacenan después de que se liberan de la punzonadora/cizalla, donde se mantienen hasta que el robot pueda apilar las piezas para colocarlas en etapas para alimentar la dobladora de paneles o para salir si no se necesita formación.

"El software de programación le permite ejecutar y maximizar la producción sin preocuparse por un cuello de botella potencial en el sistema", dijo Zimmerman.

Una pila de piezas antes de la máquina dobladora no es demasiado preocupante porque la EBe puede operar de dos a tres veces más rápido que la punzonadora/cizalla, según Zimmerman, particularmente si los estampados o formas ascendentes son parte de las actividades en la máquina. SGe.

A diferencia de una prensa plegadora tradicional, una dobladora de paneles no requiere que un operador manipule la pieza de trabajo. Un manipulador de piezas toma la hoja alimentada a la mesa y la coloca entre las herramientas portapiezas, que luego descienden y sujetan la pieza de trabajo en su lugar, con el material que sobresale del otro lado.

Con la hoja de metal en su lugar, las hojas de doblado de la máquina desde arriba y desde abajo se mueven para doblar el metal. Para la mayoría de las operaciones, el movimiento de la hoja de doblado, no la forma de las herramientas, determina el ángulo y el radio de doblado final.

Cuanto más sobresalga el metal más allá de la herramienta, un área de la máquina llamada garganta, más alta será la brida resultante. Cuanto más profunda es la garganta, más alta es la brida. La altura máxima de curvatura en la dobladora de paneles es de aproximadamente 8 pulg.

Aunque encajaba perfectamente, Raytec colocó su nueva línea de punzonado/cizallado/doblado de paneles perfectamente a un lado de sus instalaciones.

Zimmerman dijo que aunque el EBe no puede manejar todo, como partes muy estrechas, que no brindan suficiente espacio para que el manipulador de partes las agarre y no son lo suficientemente anchas para extenderse más allá de las herramientas del soporte en blanco, ha sido una herramienta muy versátil, que procesa una gran variedad de trabajos. Produce piezas, que varían en tamaño desde puertas hasta 13 pies. paneles, consistentemente durante un turno.

Toda la línea PSBB está a cargo de una sola persona. Zimmerman agregó que, además de las mejoras en la productividad y la consistencia, toda la línea se ha traducido en una operación mucho más segura porque nadie necesita manipular el material hasta que sale de la paneladora.

"Ha requerido un nivel diferente de experiencia por adelantado en el lado de la programación de las cosas, pero los resultados valen la pena. Puede dictar los resultados de una manera mucho más predecible y controlada desde la oficina que con los métodos de fabricación tradicionales", Zimmerman dicho. "No tienes que confiar en la experiencia o la habilidad de un operador".

La máquina dobladora de paneles no solo ha abierto la capacidad de formación de Raytec, sino también las puertas a nuevas oportunidades comerciales.

"Por parte de nuestros clientes, buscábamos formas de cumplir con las oportunidades perdidas. Una de ellas que vimos fue que había muy pocas líneas integradas de plegado de paneles, si es que había alguna, en el mercado de talleres de trabajo. Lo que eso nos permitió hacer fue abrir el mercado de volumen pequeño a mediano para tener capacidades de plegado de paneles completamente integradas en el mercado de talleres, donde este mercado normalmente no tendría acceso a esa tecnología", dijo Zimmerman.

Con su nueva línea automatizada en operación, se podría esperar que Raytec se tome un momento para analizar el impacto de la nueva inversión, pero ese no es el caso. El fabricante de metal está avanzando con una expansión de su actual 46,000 pies cuadrados. instalación.

Zimmerman dijo que un 18,000 pies cuadrados. Se espera que la adición esté completa a fines de la primavera o principios del verano, a lo que luego le seguirán otros 28,000 pies cuadrados a finales de este verano. Raytec duplicará su tamaño para el otoño de este año.

"Queremos extender un poco algunas de nuestras operaciones para que sean más eficientes", dijo.

Las dos máquinas de corte por láser se trasladarán a la primera ampliación. Ambas máquinas estarán conectadas a torres automatizadas de almacenamiento y recuperación de materiales, lo que les permitirá maximizar el tiempo de corte y reducir aún más la mano de obra.

Con la última expansión del edificio, Raytec busca integrar un sistema de corte a medida alimentado por bobina a la línea de punzonado/cizallado/doblado de paneles. Zimmerman agregó que el taller planea mover el sistema de punzonado/cizalla existente y reemplazarlo con un modelo más nuevo. La máquina combinada de punzonado/cizalla independiente se emparejaría con una torre de material para una mayor operación desatendida. La celda actuaría como respaldo para el corte y la formación de piezas pequeñas.

Los planes de automatización no terminan ahí. Debido a la capacidad de Prima Power para integrar y construir sistemas totalmente automatizados que sean compatibles con versiones anteriores, se considera que un sistema automatizado de almacenamiento y recuperación de materiales Night Train FMS es el último paso para vincular realmente la celda independiente de punzonado/corte y la punzonadora/ Línea de corte/doblado de paneles juntos.

"Nuestro objetivo es poder pasar de la bobina a la hoja en cualquiera de las máquinas, pasar del almacenamiento de la hoja al punzón en cualquiera de las máquinas, y luego colocar la parte perforada nuevamente en el Night Train para su almacenamiento", dijo Zimmerman.

En este momento, Raytec tiene unas 14 personas a cargo de sus operaciones de fabricación de metales. Ese número no cambiará drásticamente con la inversión en mayor automatización.

Zimmerman no puede predecir el futuro, pero sabe que Raytec necesita continuar mejorando su productividad y flexibilidad sin necesariamente agregar mano de obra en el futuro. Ese ha sido el plan durante un tiempo y seguirá guiando a la empresa en el corto plazo.