Automatización: La próxima generación de fuerza laboral

Chris Davala:

Hola y gracias por acompañarnos hoy en la presentación "Automatización: La próxima generación de la fuerza laboral". Hoy hablaremos de diferentes formas de automatización, desde soluciones básicas y fáciles de implementar hasta soluciones personalizadas más complejas. ¡Comencemos! Mi nombre es Chris Davala, ingeniero principal de Okuma America en Charlotte, Carolina del Norte, y seré su anfitrión. Si tienen alguna pregunta durante la presentación, por favor, escríbanla en el chat. Si tenemos tiempo suficiente al final, intentaremos responder a la mayor cantidad posible. Si no podemos responder a alguna pregunta, intentaremos responderla por correo electrónico. Por lo tanto, si incluyen su información de contacto con la pregunta, será mucho más fácil responderles.

Chris Davala:

Entonces, ¿por qué alguien debería considerar la automatización? Aquí podemos ver algunas razones que escucho en casi todos los talleres que he visitado. Hay una creciente preocupación entre los dueños de talleres debido a la falta de trabajadores jóvenes que estarán disponibles para cubrir los puestos de la fuerza laboral envejecida a medida que comiencen a jubilarse, así como la actual escasez de mano de obra calificada. El estigma de la industria manufacturera como un trabajo sucio y desagradable ha sido un disuasivo para muchas personas durante años. Para quienes estamos en la industria, sabemos que eso no suele ser cierto, pero debido a esa percepción, ahora nos enfrentamos a una brecha de mano de obra calificada entre la generación mayor y la generación más joven. Así que entremos directamente en el tema de la automatización. Así que comencemos con una automatización simple y avancemos a soluciones más complejas. Una de las formas más simples de automatización es un extractor de barras para un torno CNC.

Chris Davala:

Se programa con código G simple, rápido y fácil de configurar. Algunas de estas unidades ocupan una estación de torreta, mientras que otras están integradas en la herramienta de corte, ahorrando espacio. Si se combina con un recolector de piezas y quizás algunas macros inteligentes, se puede cargar fácilmente una barra corta en el husillo. Posiblemente no sea necesario abrir la puerta hasta que se agote el material. Esto libera al operario para que realice otras tareas mientras el husillo sigue funcionando, con un coste y requisitos de implementación mínimos. Como se puede ver en este breve vídeo, el extractor de barras forma parte de la herramienta de corte, por lo que no se requiere espacio adicional en la torreta. La presión del resorte y las pinzas dentadas sujetan el material para extraerlo del husillo. Una desventaja de este tipo de automatización son las limitaciones en cuanto al peso del material que se puede extraer sin que la pinza tenga la fuerza suficiente para tirar de él de forma consistente. Sin embargo, es muy rápido y fácil de configurar.

Chris Davala:

Pasando a algunas opciones de automatización más sencillas para centros de mecanizado, aquí presentamos algunas opciones básicas. Si bien esto no es automatización en el sentido tradicional, elementos como las placas base y los sistemas de fijación modular con repetibilidad muy precisa pueden reducir drásticamente los tiempos de configuración, así como los tiempos de cambio de piezas si se cargan manualmente estas máquinas. Otra adición muy común, incluso en el centro de mecanizado más básico, es una sonda. Sonda de husillo, sonda de herramienta o ambas, la sonda de herramienta puede automatizar fácilmente el ajuste de la herramienta y permite al usuario verificar si hay herramientas rotas durante el proceso sin ninguna intervención del operador. Por ejemplo, si desea verificar una broca para asegurarse de que todavía está en su lugar antes de introducir el macho en el agujero, no necesita que el operador esté presente para hacerlo. Puede usar la sonda de herramienta para esto. La sonda de husillo permite al usuario configurar automáticamente las compensaciones de trabajo, verificar las dimensiones de las características durante el proceso y muchas otras tareas que se pueden delegar al operador.

Chris Davala:

De nuevo, con algo de programación de macros, puedes hacer ajustes de compensación automáticamente, volver a cortar una característica si está fuera de especificación. Por ejemplo, si tenías un orificio que mecanizaste, lo revisaste y estaba dentro del tamaño correcto. Puedes restablecer automáticamente la compensación, hacer un ajuste a la compensación, volver a cortar el orificio y revisarlo de nuevo. Si cortaste el orificio sobredimensionado, en lugar de perder todo ese tiempo cortando el resto de tu parque, puedes configurar una alarma para el usuario que le avise al operador que esa pieza ya no sirve. Entonces, necesita hacer algo diferente. Así que esa es una forma bastante básica y simple de automatización sin tener realmente ninguna automatización. Uno de los métodos más simples de lo que podría considerarse una verdadera automatización es un alimentador de barras para un torno CNC. El alimentador de barras normalmente puede alimentar el husillo principal o el subhusillo si tu torno está equipado con uno.

Chris Davala:

Idealmente, la pieza terminada se descargaría mediante un descargador de piezas específico, depositándola en un recolector de piezas o similar, para que el alimentador de barras pueda introducir más material y fabricar otra pieza sin necesidad de abrir la puerta. La ventaja de un alimentador de barras sobre un extractor de barras radica en la capacidad y el tamaño del material que puede procesar. La fuerza de agarre del extractor de barras es su limitación, mientras que el alimentador de barras empuja el material hacia el husillo del torno, lo que le permite manejar cargas mucho mayores. La longitud del material que puede procesar un alimentador de barras también es mayor, ya que se llena todo el husillo del torno, además de la longitud del propio alimentador. Normalmente, estos alimentadores tienen una longitud de seis o doce pies y pueden almacenar varias barras de cada tamaño.

Chris Davala:

En este vídeo, no hay mucho que ver, solo el alimentador de barras empujando la barra hasta una longitud predeterminada. Después de cortar cada pieza anterior, la máquina se prepara para cortar otra sin que el operario tenga que hacer nada. Otra ventaja de muchos alimentadores de barras es la capacidad de retraer el remanente, o el pequeño trozo de material que queda al final de la barra. Si no hay suficiente material para sujetar o para fabricar otra pieza, el alimentador lo retraerá. Una vez retraído el remanente, el alimentador puede cargar una barra nueva, minimizando el tiempo de inactividad. Y, de nuevo, el operario no necesita hacer nada. Si se combina el alimentador de barras con un recolector de piezas, un sistema de monitorización de la carga de herramientas y posiblemente herramientas redundantes, esto permite que el torno funcione sin supervisión durante horas sin necesidad de operario.

Chris Davala:

Pasando a un APC o cambiador automático de paletas. Si bien es posible agregar automatización de paletas a un centro de mecanizado vertical, no suele ser una característica estándar y requiere una cantidad considerable de trabajo para lograrlo e implementarlo. Una forma más sencilla de automatizar un centro de mecanizado es mediante una plataforma de centro de mecanizado horizontal. La mayoría de los centros horizontales estándar tienen capacidad para al menos dos paletas, lo que significa que el operador puede cargar piezas en una paleta fuera del área de mecanizado mientras se mecaniza la otra. Una vez finalizado el mecanizado, la máquina herramienta intercambia las paletas y comienza a mecanizar la segunda, mientras el operador puede intercambiar piezas en la primera. Esto permite que el husillo continúe funcionando incluso mientras se intercambian las piezas en el dispositivo de sujeción. El centro horizontal también ofrece la ventaja de un mayor control de las virutas.

Chris Davala:

El control de virutas es fundamental en el proceso automatizado para asegurar que no estorben. Obviamente, se podría usar un ventilador de virutas o algo similar en una línea vertical para eliminarlas. Quizás sea necesario hacerlo también en una línea horizontal, pero la gravedad es básicamente la mayor aliada para eliminar las virutas del entorno de trabajo. Esto facilita la automatización. Para ir un paso más allá, podemos usar varios palets, lo que se conoce como un grupo de palets. Los grupos de palets son muy versátiles. Pueden beneficiar a talleres con alta variedad y bajo volumen, así como a talleres con baja variedad y alto volumen. Cada lado del palet puede contener piezas completamente diferentes. También pueden contener la misma pieza, procesándola repetidamente. Ofrece muchas posibilidades y flexibilidad.

Chris Davala:

Si a esto le sumamos la medición en proceso y la posible redundancia de algunas herramientas, un gran sistema de almacenamiento de paletas podría funcionar sin problemas durante la noche o incluso durante días sin que el operario tenga que intervenir. Okuma ofrece opciones de almacenamiento de paletas de seis, diez o doce paletas para adaptarse a diversas necesidades, como limitaciones de espacio, volumen de mecanizado, etc. Además, el sistema de almacenamiento de paletas de Okuma está totalmente integrado y programado en el control OSP. Por lo tanto, no se requiere integración de terceros para su funcionamiento. Si sabe cómo manejar el control, puede configurarlo y ponerlo en marcha fácilmente. Para la automatización de tornos de alta producción, disponemos del cargador de pórtico Okuma (OGL). Estos pueden ser kits de fábrica o soluciones completamente diseñadas. Existen muchas opciones que se adaptarán a su aplicación. Esta imagen en particular corresponde a un 2 SP-2500H, que cuenta con dos husillos de torno horizontales operados por un único brazo de pórtico. En realidad, las posibilidades son prácticamente ilimitadas con todas las configuraciones que puede obtener en esta plataforma.

Chris Davala:

Lo que ven aquí es la estación de volteo, donde el brazo del pórtico entra y carga un husillo. Toma una pieza del almacén de entrada y carga el primer husillo. Después de mecanizar la pieza, la traslada a la estación de volteo, la gira para que se pueda mecanizar la parte posterior. Una vez finalizado el mecanizado, la coloca en la cinta transportadora de salida y se obtiene una pieza completa sin necesidad de manipulación adicional.

Chris Davala:

También es posible añadir un OGL a un torno horizontal más convencional, como el Okuma LB3000 EX. Esto se puede hacer con casi cualquier torno configurable y admite trabajos con husillo o mandril, según el tipo de piezas. Este tipo de configuración es probablemente más común en trabajos de alto volumen. Programar el brazo del pórtico es muy sencillo: basta con introducir algunos puntos y crear un programa de código G. Todo se realiza dentro del control OSP. Por lo tanto, no se requiere integración con terceros. Si entiende cómo funciona el código G, podrá configurar fácilmente esta automatización y ponerla en marcha. Así que no es tan complicado como podría parecer.

Chris Davala:

Otra forma de automatización sencilla es Load & Go, disponible de Gosiger Automation. Load & Go es básicamente una solución plug and play que se puede instalar frente a casi cualquier máquina herramienta utilizando opciones comunes, como la puerta automática y la interfaz del robot de carga. Con este sistema, la configuración se realiza mediante una interfaz gráfica de usuario que guía al operador a través de algunas selecciones al preparar las piezas. Luego, se configuran los puntos de carga y descarga, y está listo para funcionar rápidamente. Gosiger Automation lo vende como una solución llave en mano, por lo que requiere muy poca intervención del usuario final. Si bien en este caso se trata de una integración de terceros, es una solución muy limpia y sencilla. Además, se pueden adquirir robots de diferentes tamaños y utilizarlos con diversos tipos de máquinas.

Chris Davala:

Cuando termines de trabajar con la pieza en el torno, si quieres pasarla a la fresadora, puedes hacerlo. Es muy flexible y versátil. Para talleres que requieren una automatización más específica para cada proceso, existen muchas más opciones. Aquí vemos una celda automatizada con cintas transportadoras de entrada y salida dedicadas. Con soluciones de automatización más personalizadas como esta, prácticamente no hay límites para lo que puedes hacer. Marcado de piezas, estaciones de inspección, sistemas de visión: todo esto se puede añadir e incorporar para permitir un control total del proceso.

Chris Davala:

El sistema de automatización más novedoso del mercado es el Okuma ARMROID. ARMROID es el primer robot integrado en máquina de su tipo. Es ideal para lotes pequeños y medianos con múltiples configuraciones de almacenamiento de piezas. No se requiere integración de terceros ni experiencia en programación de robots, ya que es una solución totalmente integrada programada con el control Okuma OSP. Dispone de múltiples efectores finales, lo que ofrece al usuario ventajas adicionales. Aquí se observa al robot sujetando la pinza de la pieza, que se encarga de cargar y descargar las piezas del husillo. También incluye una boquilla de lavado de refrigerante y un rodillo de apoyo. Como mencionamos anteriormente, el control de virutas es fundamental en un entorno automatizado. Elementos como la boquilla de refrigerante ayudan a mantener la máquina herramienta limpia y libre de virutas, además de funcionar como boquilla de refrigerante secundaria durante el corte. El rodillo de apoyo también es un elemento clave. Así que, si tienes algún problema de vibración o simplemente necesitas un poco de apoyo durante el trabajo, también puede cambiar al efector final, sujetar la pieza, volver a la pinza y, a continuación, descargar las piezas.

Chris Davala:

El ARMROID cuenta con un único panel de control para gestionar tanto la máquina como el robot, además de una pantalla de configuración intuitiva. Esto facilita enormemente su uso, incluso para operadores con poca experiencia. No se requiere ningún integrador externo ni conocimientos previos de programación de robots. La trayectoria de movimiento se genera automáticamente. El control OSP libera al operador de esta carga y realiza prácticamente todo el trabajo por él. Okuma también incorpora su software de prevención de colisiones (CAS) integrado, que añade una capa adicional de protección a la máquina herramienta. Esto ayuda a prevenir colisiones al monitorizar el movimiento de la máquina herramienta y del robot, buscando posibles interferencias. Otra solución totalmente automatizada de Okuma es el STANDROID. El STANDROID utiliza un robot Yaskawa, pero se controla completamente mediante el panel de control OSP. Al igual que con el ARMROID, no se requiere programación previa de robots. Por lo tanto, la experiencia que pueda faltar en el taller no es tan crucial para poner en marcha esta solución. De nuevo, gracias al software de prevención de colisiones de Okuma, la trayectoria de movimiento del robot se genera automáticamente. Así que, en realidad, solo tienes que enseñarle al robot dónde vas a cargar o descargar las piezas y qué tipo de reponedor tienes para asegurarte de que sepa dónde ir a buscar las piezas nuevas para colocarlas.

Chris Davala:

Por lo tanto, la última y una de las formas más sofisticadas de automatización que analizaremos hoy es el FMS o sistema de fabricación flexible. Este sistema modular puede operar varias máquinas herramienta con una sola grúa apiladora. La manipulación de materiales, las estaciones de carga de piezas, todo se puede configurar según sea necesario, al igual que otros accesorios, como estaciones de lavado de piezas. El FMS cuenta con una gran cantidad de inteligencia integrada, lo que reduce la dependencia de mano de obra calificada. Su funcionamiento se basa en la simple apilamiento de módulos, lo que permite que el sistema sea totalmente configurable. También es posible que el software del FMS gestione la programación de las máquinas herramienta según las fechas de entrega del sistema ERP. El FMS puede consultar el material disponible, las herramientas de corte disponibles en cada máquina y las fechas de entrega de las piezas, y tomar decisiones inteligentes basadas en datos que, una vez configurado, no requieren ninguna intervención del operador. El almacenamiento en palets es modular, por lo que, en teoría, se puede tener capacidad suficiente para funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año, siempre que haya suficiente personal para intercambiar piezas y herramientas cuando sea necesario.

Chris Davala:

Este tipo de automatización es ideal tanto para sistemas de alta variedad y bajo volumen como para sistemas de baja variedad y alto volumen. En el caso de sistemas de alta variedad y bajo volumen, los empleados pueden configurar y probar las máquinas durante el día y luego dejar que funcionen por la noche. De esta manera, pueden operar durante toda la noche sin necesidad de un operador, lo que reduce drásticamente los costos laborales durante la producción. Este es uno de los beneficios adicionales del sistema FMS.

Con esto concluimos el análisis de las formas de automatización que abordaremos hoy. Espero que les haya resultado útil lo que hemos visto y ahora abriremos la sesión para responder algunas preguntas. Como ya mencionamos, si hay alguna pregunta que no hayamos podido responder, por favor, dejen su información de contacto junto con su pregunta en el chat y les responderemos por correo electrónico. Les agradezco su tiempo y atención.