Un fabricante de metales de Pensilvania tiene en cuenta la automatización

Glen Zimmerman consulta el calendario de la plegadora de paneles EBe de la empresa. Imágenes: Prima Power

Las empresas de fabricación de metales que buscan la solución adecuada para sus organizaciones ha sido un desafío constante a lo largo de los años. Por supuesto, esto se ha exacerbado recientemente con el aumento de los salarios por hora en otros sectores económicos, como los restaurantes y la hostelería, lo que hace que la competencia por el talento de nivel inicial sea aún más intensa.

Para combatir esta tendencia actual, los fabricantes de metales 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 puedan abordar 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, apareció en diciembre de 2020 porque acababa de tomar posesión de una máquina cortadora por láser de fibra de 20 kW para combinar con la máquina de 15 kW que ya poseía. La inversión en la nueva tecnología de corte por láser está vinculada a los planes de crecimiento de la empresa. La empresa fabricante había visto crecer su trabajo en el taller, pero también estaba ocupada con sus propias líneas de productos: productos de construcción, como sistemas de canalones, 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 encarga del estampado y perfilado necesarios para los productos de construcción).

Desde que se publicó esa historia, Raytec ha agregado 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 el que iba a tener una gran demanda en el mercado, y muchos talleres preferían quedarse al margen de la carrera armamentista que se ha convertido en capacidades de corte por láser de alto kilovatio.

Pero toda esta potencia de corte por láser supone una carga adicional para la operación de plegado. Simplemente agregar plegadoras no fue la respuesta porque encontrar operadores de frenos con experiencia, o incluso alguien que pueda estar interesado en aprender a hacerlo, no es tan fácil. Por eso la empresa añadió tecnología de plegado, como una máquina plegadora CNC, donde ahora se forman muchas de las piezas más grandes y difíciles, y una célula de plegado robótica TRUMPF, que ahora es la primera opción para doblar piezas pequeñas desafiantes.

"Pronto vimos que teníamos que continuar este viaje [cuando se trataba de la automatización] para tener éxito", dijo Zimmerman. “Fue entonces cuando buscamos agregar un robot apilador [a la máquina punzonadora/cortadora]. En ese momento, realmente no habíamos pensado en el doblado automatizado de paneles, al menos hasta que tuvimos la oportunidad de realizar algún trabajo que fuera adecuado 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 apilador en la máquina combinada eliminaría las responsabilidades de manipulación de materiales y permitiría al operador de la máquina quizás manejar una o incluso dos máquinas más. El robot y una máquina dobladora de paneles conectada se tradujeron en un sistema en el que las piezas se cortaban, perforaban y formaban sin ninguna interferencia humana. La primera vez que una persona tocaría la pieza sería manipulando la pieza terminada cuando salía de la dobladora de paneles (o de la máquina punzonadora/cortadora si no se requería conformado).

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

A pesar de su antigüedad, la máquina combinada punzonadora/cizalla seguía siendo un candidato viable para anclar la nueva línea de fabricación automatizada. Después de todo, fue una de las primeras células instaladas en Raytec para trabajar sin luces y 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 de tamaño mediano separadas del esqueleto y un transportador transversal que captura 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/cizalla, era algo que se podía hacer con bastante facilidad porque había espacio para colocarla cerca del equipo. Sin embargo, toda la línea tendría que planificarse con precisión.

Ahora se pueden enviar piezas grandes y difíciles a la nueva máquina dobladora de paneles de la empresa, donde los formularios se fabrican automáticamente sin necesidad de manipulación manual del material.

"El desafío era permanecer dentro de un tramo de la fábrica determinado por una puerta del muelle", dijo Fred Cooke, gerente de ventas de Prima Power. "Por eso proporcionamos componentes estándar en una configuración personalizada".

El SGe8 tenía 14 pies. formato. Oportunamente, el sistema de entrega de una sola hoja FLS1540 conectado a la máquina y el sistema de robot de recolección/apilamiento podrían acomodar ese tamaño de pieza. El dispositivo del centro de recogida que alimenta la dobladora permitía 14 pies. piezas también, abriendo la puerta para que el sistema de doblado procese los espacios en blanco cortados con láser.

Sin embargo, era necesario modificar el diseño de la dobladora de paneles. El diseño de la dobladora se amplió de 149,6 pulgadas a 153,5 pulgadas para acomodar una pieza específica que Raytec fabricaba regularmente.

Para dejar espacio para todo, Zimmerman dijo que quitaron algunas maquinarias del camino. Era un ajuste perfecto para toda la línea, pero pudieron mantener todo el equipo en el lado derecho de la puerta del muelle.

La línea se llama oficialmente PSBB (punzonado, corte, amortiguación y doblado) y el aspecto de amortiguación ayuda a controlar el ritmo de 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, la cizalla puede superar al robot de apilado muy rápidamente. Para evitar eso, las piezas se almacenan después de ser liberadas de la punzonadora/cizalla, donde se mantienen hasta que el robot pueda apilar las piezas para prepararlas para alimentar la dobladora de paneles o para salir si no es necesario formarlas.

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

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

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

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

Cuanto más sobresalga el metal más allá de las herramientas (un área de la máquina llamada garganta), más alta será la brida resultante. Cuanto más profunda sea la garganta, más alta será la brida. La altura máxima de curvatura en la dobladora de paneles es de aproximadamente 8 pulgadas.

Aunque era un lugar ajustado, Raytec colocó su nueva línea de punzonado/corte/doblado de paneles cuidadosamente en un lado de sus instalaciones.

Zimmerman dijo que aunque el EBe no puede manejar todo, como piezas muy estrechas, que no ofrecen suficiente espacio para que el manipulador de piezas las agarre y no son lo suficientemente anchas para extenderse más allá de las herramientas del portapiezas, 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 productividad y consistencia, toda la línea ha llevado a una operación mucho más segura porque no es necesario que nadie manipule el material hasta que sale de la dobladora de paneles.

“Se ha requerido un nivel diferente de experiencia inicial en el lado de la programación, pero los resultados valen la pena. Puedes dictar los resultados de una manera mucho más predecible y controlada desde la oficina que con los métodos de fabricación tradicionales”, dijo Zimmerman. "No es necesario depender de la experiencia o la habilidad de un operador".

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

“Por parte de nuestros clientes, buscábamos formas de aprovechar las oportunidades perdidas. Uno de ellos que vimos fue que había muy pocas líneas integradas de doblado 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 doblado de paneles totalmente integradas en el mercado de talleres, donde este mercado normalmente no tendría acceso a esa tecnología”, dijo Zimmerman.

Con su nueva línea automatizada en funcionamiento, se podría esperar que Raytec se tomara un momento para analizar el impacto de la nueva inversión, pero ese no es el caso. El fabricante de metales está avanzando con una ampliación de su actual superficie de 46.000 pies cuadrados. instalación.

Zimmerman dijo que un terreno de 18,000 pies cuadrados. Se espera que la ampliación esté completa a finales de la primavera o principios del verano, a la que seguirán otros 28.000 pies cuadrados a finales de este verano. Raytec duplicará su tamaño para el otoño de este año.

"Queremos ampliar un poco algunas de nuestras operaciones para hacerlas 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 esta última ampliación del edificio, Raytec busca posiblemente 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 trasladar el sistema de punzonado/cizalla existente y reemplazarlo por un modelo más nuevo. La máquina combinada punzonadora/cizalla independiente se combinaría luego con una torre de material para su posterior funcionamiento sin supervisión. 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 material Night Train FMS es el último paso para unir realmente la celda independiente de punzonado/cizallado y la célula de punzonado/cizallado. línea de corte/doblado de paneles juntos.

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

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

Zimmerman no puede predecir el futuro, pero sabe que Raytec necesita seguir 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.