Vista de la torre de almacenamiento del robot de montaje de cuchillas con herramientas para el corte longitudinal de fleje de acero
| Ingeniería

Ensamblaje optimizado de herramientas gracias a la tecnología robótica

La planta de Waelzholz de Plettenberg, Alemania, está especializada en la fabricación de fleje de acero para muelles templado y revenido y de calidades de corte fino. El corte de la banda laminada en frío siguiendo especificaciones personalizadas es un paso importante del proceso. Waelzholz ha puesto en marcha un robot especial para montar las herramientas que se emplean para este fin según las especificaciones de cada encargo, aprovechando al máximo la extensa experiencia interna. El resultado: mayor eficacia, menos esfuerzo físico para el personal y una estructura de corte definida con precisión para cada artículo.

El equipo dirigido por Martin Krämer, director de producción y proyectos de Plettenberg, está muy orgulloso del nuevo robot de ensamblaje  de cuchillas. Su tarea principal consiste en montar las herramientas para los ejes de  cuchillas1 en una de las líneas de corte longitudinal de la fábrica. El robot tiene que elegir la combinación adecuada entre unas 3.000  herramientas almacenadas. ¿La clave del éxito? Detrás de esta selección selectiva de cuchillas, expulsor y anillos de ajuste por parte del robot hay una lógica para la que se transfirieron al software de control los conocimientos de los especialistas de Waelzholz sobre la combinación del estado de las cuchillas, la calidad y la resistencia del material que van a cortar. Pero eso no es todo. Martin Krämer explica otras particularidades: «El nuevo robot no solo puede retirar automáticamente determinadas herramientas de una de las tres torres de almacenamiento giratorias y montar una estructura de corte a partir de ellas. El sistema dispone también de una estación de control en la que se determina el estado de los filos de las cuchillas. Antes de esta medición, se limpia la suciedad de las cuchillas en una lavadora integrada, todo ello mientras el robot está en marcha». Otra característica especial es la precisión extrema del funcionamiento del robot, como explica Martin Krämer: «El robot puede sujetar con fiabilidad herramientas a partir de una anchura de 1 mm. Esto requiere un alto grado de precisión».

Miembros del equipo de proyecto del robot de ensamblaje de cuchillas en la fábrica de Waelzholz en Plettenberg
El equipo del proyecto del robot de ensamblaje de cuchillas de la planta de Waelzholz de Plettenberg (de izquierda a derecha): Dr. Michael Hellmann (dirección de planta), Martin Krämer (dirección de producción), Dennis Fischer (proyectos de ingeniería eléctrica), Philipp Feische (proyectos de ingeniería eléctrica), Lukas Okon (dirección de proyectos del departamento de construcción), Timo Ludwig (director adjunto de mantenimiento mecánico, delante), Gregor Winkler (jefe de grupo de producción de acabados, detrás), Furkan Yigit (mecánico industrial, ingeniería industrial), Gezim Krasnici (mecánico industrial, ingeniería industrial).

La experiencia de Waelzholz en el software de control

Un equipo de Waelzholz conformado por nueve personas trabajó con intensidad durante muchos meses en la programación y puesta en marcha del robot. Gracias a la colaboración con el proveedor, fue posible personalizar en gran medida la tecnología del sistema y la funcionalidad del software. Esto permitió aprovechar gran parte de la experiencia del equipo de Waelzholz. Dennis Fischer, participante del proyecto y responsable eléctrico de los sistemas de la planta de Plettenberg, explica un ejemplo de las funciones que se desarrollaron conjuntamente: «Junto con el proveedor del sistema, optimizamos la estación de inspección de cuchillas para identificar el estado de las mismas en las gradaciones deseadas de manera selectiva. Las cuchillas se revisan después de cada pasada. Si una cuchilla ya no está lo bastante afilada o está astillada, se retira del sistema y se afila para reutilizarla en nuestro centro de esmerilado interno». Waelzholz exige una gran precisión a la hora de inspeccionar los filos de las cuchillas. «El corte debe optimizarse, sobre todo en el caso de materiales con filos funcionales. Para ello, nuestras cuchillas tienen que estar en perfectas condiciones», afirma Fischer.

Además, también gracias a este trabajo de desarrollo, se ha logrado combinar con éxito las especificaciones precisas de las herramientas para el material que se debe cortar y la evaluación definida de las condiciones respectivas de las cuchillas. Gregor Winkler, miembro del proyecto y jefe de grupo de producción en la planta de Plettenberg, explica las ventajas: «De este modo, no solo nos aseguramos de que se utilicen las cuchillas óptimas en cada caso. La estructura definida y estandarizada de las herramientas nos permite garantizar un resultado de corte repetible en muchos lotes de entrega, independientemente del operador».

Trabajo en equipo entre varios departamentos

Más allá de la tecnología robótica a medida, no debe dejar de mencionarse la fluida colaboración interna. Tal y como relata Krämer: «Durante toda la fase de proyecto del robot de montaje de cuchillas fue necesaria una coordinación entre los departamentos eléctrico, mecánico, de producción y de compras. Quiero dar las gracias a todos los participantes por su extraordinario compromiso, a primera hora y a última, fines de semana e incluso días festivos, y por el gran trabajo en equipo».

La nueva tecnología robótica se traduce en eficacia y menor estrés en los empleados

«Nuestra especificación para el fabricante del robot era que debía automatizar completamente todo el proceso de ensamblado de herramientas, incluida la transferencia y reanudación de la estructura de corte hacia y desde el torniquete. Esto incluye tanto el ya mencionado control de filos como el lavado de las herramientas», resume Timo Ludwig, también miembro del equipo del proyecto del robot y responsable de mecánica en la planta de Plettenberg. Este proceso completo aumentará la eficacia de la línea de corte en el futuro. Lo que antes hacían los empleados a mano con la misma precisión lo hace ahora el robot, en algunos casos más rápido y con una precisión infatigable. El tiempo de trabajo que se ahorra pueden utilizarlo de forma productiva los empleados en la línea de corte longitudinal para un mayor tonelaje.

Además, los empleados aprecian mucho el alivio ergonómico que les supone el robot, pues ya no tienen que mover a mano las pesadas herramientas, como señala Ludwig: «Si hay que cambiar las herramientas varias veces durante el turno, el peso que debe moverse durante el día puede sumar más de una tonelada».

En definitiva, el nuevo robot de cizalla representa otro paso importante para Waelzholz en la automatización y optimización de su propia producción. Sin embargo, los robots no son nada nuevo para el líder tecnológico de la industria de laminación en frío: la empresa ya utiliza aplicaciones robóticas en varios de sus centros internacionales para aumentar la calidad y la flexibilidad.

1 Eje de la cuchilla: eje cilíndrico que está equipado con herramientas (cuchillas, expulsores de goma, anillos distanciadores) en una secuencia definida para el proceso de corte respectivo. En el soporte de cizalla se encuentran dos ejes de corte, uno encima del otro: un eje superior y otro inferior. El material que se va a cortar discurre entre los dos ejes de corte giratorios y se corta de forma limpia y precisa a la anchura final deseada según las especificaciones del cliente.

Construcción del robot de ensamblaje de cuchillas en Waelzholz

Gráfico esquemático de la estructura de un robot de ensamblaje de cuchillas en Waelzholz

01 Instalación de corte longitudinal

02  Cabina de protección

03  Torres giratorias de almacenamiento de herramientas

04  Estación de inspección del filo de la cuchilla 

05  Lavadora

06  Cabezal de agarre del robot

07  Punto de transferencia de herramientas entre el robot y el torniquete

08  Estructura de corte

09  Torniquete 

10  Carril de rodadura

11  Permanencia de las cizallas en la línea de corte longitudinal

Pasos del proceso dentro del robot de ensamblaje de cuchillas

Recorrido de una herramienta (por ejemplo, una cuchilla, representada aquí en azul) desde la torre de almacenamiento de herramientas hasta el torniquete.

Gráfico esquemático de los pasos de proceso dentro del robot de fabricación de cuchillas
Gráfico esquemático de los pasos de proceso dentro del robot de fabricación de cuchillas

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