Kemco Aerospace Manufacturing invirtió en una celda de trabajo robótica automatizada, lo que aumentó la eficiencia y la producción, para conseguir un gran pedido de un cliente.
Kemco Aerospace Manufacturing, con sede en St. Louis, Misuri, lleva más de 65 años prestando servicios a la industria aeroespacial. Se especializa en estructuras y ensamblajes metálicos, y cuenta principalmente con máquinas de 5 ejes de bancada grande y pequeña, pero también tiene otras capacidades, como corte con chorro de agua, ensamblaje y soldadura.
Kemco tuvo la oportunidad de licitar por un gran paquete de trabajo para fabricar un único componente de gran volumen, lo que suponía producir 30 000 unidades al año. La empresa sabía que el presupuesto debía ser lo más competitivo posible para conseguir el pedido, ya que competía con un fabricante ya establecido.
"Estábamos bastante seguros de que la oportunidad existente se estaba aprovechando mediante un sistema de carga manual en el que había muchas personas moviendo piezas entre las máquinas herramientas", afirma Dan Ladenberger, presidente y propietario de Kemco Aerospace Manufacturing. "Sabíamos que, para cumplir los requisitos de calidad y eficiencia necesarios para presentar un presupuesto satisfactorio, teníamos que dar prioridad a la automatización".
Al inicio del proceso de licitación, Kemco contrató a Industrial Tool, Inc. (ITI), un integrador de sistemas autorizado (ASI) de FANUC America con sede en Minnesota, que diseña y fabrica máquinas y accesorios de sujeción de piezas a medida, además de integrar soluciones robóticas. La empresa cuenta con más de 30 años de experiencia en la automatización de grandes líneas de mecanizado utilizando robótica FANUC. Kemco colaboró con ITI para determinar el alcance de la solución de automatización, incluyendo los tiempos de ciclo necesarios para producir el número requerido de piezas acabadas en un turno de ocho horas.
"Kemco quería un sistema robótico automatizado verdaderamente desatendido que no solo mecanizara las piezas, sino que también las midiera todas", afirma Paul Prior, ingeniero de ventas de ITI. "Ninguna pieza defectuosa podía colocarse en la cinta transportadora de salida. El robot tomaba esa pieza y la colocaba en una estantería de cuarentena para su posterior inspección humana".
Como parte de la celda de trabajo robótica automatizada, el distribuidor de máquinas herramienta Maruka USA incorporó tres máquinas Hwacheon. El torno y las dos fresadoras están equipados con controles FANUC 0i-F, lo que facilitó la integración de la celda de trabajo en las operaciones de Kemco, ya que la mayoría de sus máquinas tienen controles FANUC y los operadores están familiarizados y son expertos en su uso.
"Debido a la naturaleza del material que se mecaniza, decidimos utilizar dos centros de mecanizado verticales Hwacheon 1050B, tanto con guías prismáticas como con husillos de engranajes, por su rigidez y estabilidad en el corte", afirma Vern Winn, ingeniero técnico de ventas de Maruka USA. "Para los trabajos de mandrinado y roscado de precisión, elegimos una Hwacheon Hi-Tech 230B por su capacidad para mantener la precisión y la tolerancia durante el tiempo de funcionamiento sin supervisión".
El concepto de la celda de trabajo final cuenta con dos transportadores, uno de entrada y otro de salida. Con la ayuda de la visión 3D, el robot FANUC M-710iC recoge la pieza que se va a mecanizar en el transportador de entrada y la coloca en la primera de las dos fresadoras de tres ejes.
"Utilizamos la visión 3D sobre la entrada estrictamente para orientar la pieza, ya que esta es redonda y no tiene características de sincronización más allá de su forma convexa", explica Steve Carstens, ingeniero de diseño mecánico de ITI.
"Sabíamos que, para cumplir con los requisitos de calidad y eficiencia necesarios para presentar un presupuesto satisfactorio, teníamos que dar prioridad a la automatización".
La visión 3D mapea la curva de la pieza, lo que guía al robot para que la recoja. Como no hay sincronización radial, explica Carstens, el robot debe ubicarse en el accesorio de la máquina, que no tiene características de localización. En otras palabras, para mecanizar la pieza correctamente, el robot y la visión deben trabajar juntos para recoger la pieza y colocarla en la máquina herramienta.
"Realmente confiamos en la precisión del robot FANUC para recoger esa pieza", afirma Prior. "Si el robot no fuera lo suficientemente preciso como para colocar esa pieza con una precisión de medio grado día tras día, no podríamos fabricar una pieza con precisión".
A continuación, el robot retira la pieza cuando ha terminado y la coloca en el otro gran centro de mecanizado vertical. Tras el mecanizado en el segundo paso, el robot traslada la pieza a un torno, que realiza el roscado y el desbarbado críticos.
"Algo que nos resultó muy útil durante la integración es que los controles FANUC de los centros de mecanizado se comunican a la perfección con el robot FANUC", explica Prior. "La misma señal que dice "Estoy listo para que se retire una pieza" y "Estoy listo para que se cargue una pieza" en las máquinas es la misma señal. Esa señal de FANUC, esa comunicación de FANUC, nos facilita a nosotros, como integradores, conectar todos los puntos".
Una vez finalizada la fabricación, el robot pasa la pieza por una estación de soplado automática y una CMM, que recopila datos de calidad para garantizar que la pieza cumple con las especificaciones. Si no es así, la pieza se rechaza automáticamente. Además, con la ayuda de los controles FANUC, si una herramienta se rompe o se desgasta durante el mecanizado, la pieza se pone en cuarentena, lo que permite que la celda de trabajo automatizada funcione sin supervisión durante turnos de ocho horas seguidas, las 24 horas del día.
"Al utilizar la gestión de la vida útil de las herramientas de FANUC", dice Winn, "una vez que se alcanza la vida útil, podemos cambiar la herramienta por una nueva sin interrumpir el ciclo, lo cual es importante para mantener el tiempo de actividad de la celda de trabajo".
Gracias a este proyecto, Kemco consiguió el contrato de proveedor aeroespacial, ya que su presupuesto garantiza la entrega de piezas de alta calidad constante a un costo competitivo, pero que aún así proporciona a Kemco un margen adecuado.
"Creemos que no habríamos podido conseguir este trabajo sin la eficiencia y el entorno de calidad que aportó esta celda de trabajo", afirma Ladenberger. "Nos permitió conseguir un trabajo muy importante que no habríamos conseguido sin la celda automatizada y las características de lo que ITI creó y nos ayudó a integrar".