Aprovechar al máximo la automatización del doblado de tubos en un taller de fabricación de metal

Jun 02, 2023

El grupo fischer se centra en células de plegado totalmente automatizadas que suelen incluir un almacén de tubos con detección de costuras de soldadura, una función de lubricación interna separada, un robot para cargar/descargar la máquina y una cinta transportadora o tolva.

La automatización, incluidos los pasos previos y posteriores al doblado, se ha convertido en una de las áreas de inversión más importantes en el doblado de tubos. De hecho, las celdas de plegado totalmente automatizadas han llegado a desempeñar un papel central en las operaciones de fabricación de todos los tamaños.

Tome el grupo fischer, por ejemplo. Con sede en Achern-Fautenbach, al borde de la Selva Negra alemana, el fabricante de tubos de acero inoxidable ERW atiende principalmente al mercado de sistemas de escape para automóviles, con muchos proveedores automotrices de nivel 1 entre sus clientes. Cuando la empresa comenzó en 1969, fabricaba principalmente tubos y componentes metálicos. Luego, en la década de 1980, el fundador Hans Fischer compró su primera máquina dobladora manual para tubos con un diámetro exterior máximo de 2,5 pulgadas cuando el procesamiento adicional de los tubos se volvió cada vez más importante.

En la actualidad, los 2700 miembros del personal de fischer procesan alrededor de 420 millones de pies de tubería por año, más de 176 000 toneladas de material en una variedad de tamaños y formas. La empresa opera alrededor de 75 máquinas dobladoras de tubos Schwarze-Robitec en todo el mundo, ya que aborda una serie de desafíos en constante evolución en la industria automotriz.

Los automóviles han cambiado drásticamente en los últimos 30 años, al igual que sus componentes y subensamblajes. Los sistemas de escape cada vez más complejos con diámetros más grandes han requerido sistemas de doblado en doblado en formas más exigentes, con longitudes intermedias cortas y radios pequeños.

Mientras tanto, la industria automotriz ha experimentado un auge. La presión de producción ha ido en aumento todo este tiempo, lo que requiere que los proveedores de automóviles aumenten constantemente la eficiencia.

Desde principios de la década de 2000, fischer ha agregado más y más sistemas de doblado de tubos totalmente automatizados a su combinación de maquinaria para satisfacer estas demandas. En la actualidad, cuenta con unas 50 células automatizadas en funcionamiento en todo el mundo. En comparación con las máquinas cargadas a mano, estas celdas son más productivas porque una persona puede operar varias máquinas a la vez.

Las celdas generalmente comprenden un modelo completo en dos tamaños diferentes: el CNC 80 E TB MR y el CNC 100 E TB MR de múltiples pilas completamente eléctricos para tubos con diámetros de 3 y 4 pulgadas (80 y 100 mm), respectivamente. Estas máquinas pueden doblar radios muy pequeños de hasta 1xD. Por supuesto, en relación con factores como la ovalidad y el adelgazamiento de las paredes, los detalles siempre dependen de una combinación de requisitos y resultados deseados. Si, por ejemplo, el énfasis está en los buenos resultados en términos de adelgazamiento de la pared, habrá una compensación en términos de ovalidad.

Están controlados por el control de la máquina NxG que, en combinación con la tecnología multinivel, puede reducir las longitudes intermedias entre dos pliegues hasta 0 pulgadas. Esto significa que se puede realizar un pliegue posterior en la máquina directamente después del primer pliegue, sin ningún brecha en el medio.

Fischer ha convertido la automatización en el centro de sus fábricas en todo el mundo. En dos de sus plantas, Waterloo (cerca de Toronto), Ontario, y Manchester, Tenn., 19 de las 20 máquinas dobladoras de tubos en uso están integradas en celdas de doblado completamente automatizadas. Thomas Prell, vicepresidente de negocios de fischer group en EE. UU. y Canadá, puede explicarle por qué.

"Los proveedores automotrices deben cumplir con estrictos requisitos de tolerancia para componentes, subensamblajes y piezas", dijo Prell. "Cada tubo tiene que ser exactamente igual al siguiente. Uno de los factores más importantes es garantizar un alto grado de repetibilidad, junto con un tiempo de ciclo corto, ya que la industria se centra en la eficiencia y la velocidad".

Desde sus inicios, fischer group ha actualizado su maquinaria con regularidad, desde esta máquina relativamente simple en la década de 1980 hasta las celdas totalmente automatizadas de la actualidad.

Han surgido nuevos requisitos de producción y han surgido procesos de fabricación completamente nuevos. Esos procesos pueden implicar una interfaz simple con el siguiente robot en la celda de plegado, o también pueden abarcar nuevas funciones especialmente desarrolladas para el grupo fischer, como la lubricación interna del tubo dentro del cargador.

"Parte de este proceso de desarrollo natural ha sido el hecho de que nos estamos alejando cada vez más de las máquinas de doblado individuales hacia células de doblado completamente automatizadas", dijo Urs Kühni, gerente de ventas de Schwarze-Robitec.

El diseño típico de las celdas de plegado de las plantas de Waterloo y Manchester comienza con un almacén de tubos con detección de costuras de soldadura. Ayuda a garantizar que los tubos se coloquen correctamente cada vez que se cargan en la dobladora. Luego se aplica una película lubricante en el interior del tubo mientras aún está en el cargador.

Luego, un robot integrado en la celda introduce el tubo en la máquina e inicia el proceso de doblado. Una vez que se completa el doblado, el robot retira el tubo y lo coloca en una cinta transportadora o tolva, que luego lo transporta fuera de la celda de doblado al siguiente paso de procesamiento.

Dependiendo de los requisitos del mercado local, se pueden integrar muchos procesos adicionales en la celda de plegado además de la carga/descarga. Por ejemplo, los extremos de los tubos se pueden expandir, cortar y calibrar después de doblarlos. Las optimizaciones de procesos como esta a menudo sirven para reducir aún más los tiempos de ciclo.

A medida que se aplican nuevos requisitos y estándares de la industria automotriz en todos los mercados a los que presta servicio fischer, la empresa puede implementarlos rápidamente en plantas de todo el mundo debido a la naturaleza integrada de las células en todas sus plantas. Schwarze-Robitec también puede acceder a todas las máquinas y celdas de forma remota para análisis de errores, mantenimiento, actualizaciones y configuraciones de software adicionales.

El sistema de control NxG ha demostrado ser experto en el manejo de nuevas iteraciones de diseños y piezas. Durante cada secuencia de plegado, incluso en tareas complejas, supervisa la interacción entre los ejes como parte de un proceso totalmente automático y coordina de forma óptima sus movimientos.

Mientras se realiza un plegado, los ejes se preparan simultáneamente para el siguiente paso del proceso. Según el componente y la geometría del tubo, el sistema de control puede mejorar los tiempos de producción entre un 20 % y un 40 %.

Si bien la industria automotriz es tradicionalmente conocida por la producción a gran escala, también requiere cada vez más tamaños de lotes más pequeños, por lo que las empresas de doblado de tubos necesitan una variedad de herramientas en constante cambio. Para responder a esto, fischer group ha incorporado un sistema en el que todas las herramientas son completamente compatibles entre sí y también se pueden utilizar en todas sus otras máquinas CNC 100 y CNC 80.

Sin embargo, la compatibilidad por sí sola no es suficiente para cumplir con los tiempos de rotación requeridos, ya que también es imperativo que las máquinas se puedan reacondicionar de manera rápida y repetible. Los trabajadores pueden agregar y quitar herramientas fácilmente sin ninguna ayuda adicional; que aumenta la repetibilidad y la seguridad del proceso ya que el operador de la máquina ya no tiene que configurar la firmeza de las barras de tensión. El sistema de cambio rápido de herramientas, ahora una característica estándar en las máquinas dobladoras de tubos de fischer, se desarrolló originalmente teniendo en cuenta los requisitos de la empresa. Lo mismo se aplica a un soporte de matriz limpiadora especial que permite a los operadores devolver la matriz limpiadora a su posición de manera rápida y precisa después de cambiar la herramienta.

Con el stock integrado de plegadoras de fischer, se simplifican el reemplazo, el mantenimiento y el almacenamiento de piezas. Los sitios reciben las piezas que necesitan rápidamente, lo que ayuda a reducir el tiempo de inactividad de la máquina, y las piezas de repuesto a menudo se almacenan en el sitio.