Los robots industriales integrados en una compleja célula permiten a KE Elektronik producir conectores cada 10 segundos a la vez que han aumentado la calidad del proceso
KE Elektronik es un fabricante de conectores para la industria automotriz y aeronáutica que cuenta con cerca de 3000 empleados ubicados en fábricas de todo el mundo. Entre sus productos se encuentran los conectores de ventilador de motor que se utilizan tanto en vehículos híbridos como en motores de combustión interna que se caracterizan por ser componentes híbridos de plástico en los que cuatro contactos metálicos están sobremoldeados con tres plásticos diferentes.
“La producción de estos conectores es un proceso relativamente complejo que implica numerosas etapas de prueba, así como una trazabilidad completa. Para poder satisfacer la demanda en constante aumento debido a la escasez de trabajadores calificados, se requería una solución de automatización inteligente”, afirma Jens Gradenegger, líder del equipo de automatización de moldeo por inyección en KE Elektronik.
KE Elektronik recurrió a EGS Automation para asumir la tarea de automatizar e interconectar dos unidades de punzonado y doblado y dos máquinas de moldeo por inyección Arburg de tal manera que la nueva línea de producción pudiese alcanzar una producción de varios millones de conectores por año.
“Nos gusta demostrar nuestra experiencia asumiendo proyectos desafiantes, y este ciertamente nos dio muchas oportunidades para hacerlo. En estrecha colaboración con KE, logramos diseñar una isla de fabricación de 15 x 6 metros que cumple con todos los requisitos, incluidos seis robots Motoman de Yaskawa, mucha tecnología de manipulación y prueba y un sistema de paletización SUMO Ecoplex2”, señala el director de proyecto de EGS, Hartmut Pfalzgraf.
La línea se encuentra a pleno rendimiento en sus cuatro módulos alcanzado un tiempo de ciclo de menos de diez segundos por conector. Dos unidades de punzonado y doblado aseguran la provisión continua de los contactos del conector. Mientras que una línea produce pines de señal, la otra produce pines de alimentación. En cada unidad de punzonado y doblado se ha instalado un robot del modelo MOTOMAN GP7 con pinza mecánica, equipada con tecnología de sensores integrados e inclinada 25 grados. “La posición inclinada del robot nos permitió realizar la rotación requerida desde la posición de extracción hasta la posición de inserción completamente a través del eje S, reduciendo así el tiempo del ciclo al mínimo”, dice Hartmut Pfalzgraf.
Cada uno de los dos robots de 6 ejes retira dos contactos de su línea y los coloca en un portapiezas con cuatro receptáculos, cada uno de los cuales debe equiparse a su vez con cuatro contactos. Después de cuatro ciclos de trabajo, los dos robots de 6 ejes han cargado completamente los cuatro receptáculos y los portapiezas llegan a su posición de descarga, donde son recibidos por el MOTOMAN GP50 en el Módulo II.
El corazón del Módulo II es una máquina de moldeo por inyección 2K de Arburg en la que se procesan dos plásticos simultáneamente. En el primer disparo se aplica un sobremolde con el molde superior del SGM para fijar los contactos con precisión en la posición deseada. Los portacontactos resultantes se sobremoldean a continuación en un conector macho en la segunda toma por medio del molde de inyección inferior.
Todos los procesos de carga y descarga de este SGM están a cargo de un robot Yaskawa MOTOMAN GP50 de 6 ejes, sobre el que se monta un sistema de triple pinza de 36 kg. Con un alcance de 2.061 milímetros y una carga útil de 50 kg, el robot se adapta perfectamente a esta tarea. El espectro de tareas del robot de 6 ejes es muy complejo.
El robot primero tiene que descargar el SGM antes de que pueda equiparlo con nuevos contactos. Para ello, el robot de 6 ejes debe retirar los conectores terminados sobremoldeados del molde inferior, transferir las piezas premoldeadas del molde superior al molde inferior y finalmente encajar el molde superior ahora vacío con los contactos estampados y doblados 4×4. del portapiezas del Módulo 1.
“Para poder lograr la precisión requerida al sujetar, el robot se acopla a los moldes por medio de una pinza de centrado antes de la manipulación real. No obstante, para mantener el tiempo abierto del molde lo más breve posible, aprovechamos al máximo la dinámica ejemplar de la GP50”, dice Jens Gradenegger.
Los conectores sobremoldeados se colocan en otro portapiezas del programa y se transfiere del Módulo II al Módulo III a través de un sistema de transferencia.
El paso esencial del proceso en el Módulo III consiste en el sobremoldeo LSR de los conectores, que también se lleva a cabo en una máquina de moldeo por inyección Arburg. La ventaja aquí es que al sobremoldear los conectores con un labio de silicona, no se requiere un sello separado, por lo que no se necesita un componente adicional que pueda causar problemas durante el montaje.
El Módulo III utiliza un MOTOMAN GP50 para retirar los conectores 2×4 del portapiezas y comprueba su temperatura sosteniéndolos frente a una cámara termográfica. Solo cuando la temperatura está dentro de la ventana definida, las piezas son adecuadas para el siguiente proceso de moldeo por inyección y el robot las coloca en el molde.
Aquí también, el primer paso antes de cargar la máquina de moldeo por inyección es retirar las ocho piezas terminadas. Luego, el GP50 carga una lanzadera doble que lleva un total de 16 piezas al último módulo.
Otro MOTOMAN GP7 se usa en el Módulo IV, donde la tarea es recoger las piezas terminadas y moverlas a una unidad de transferencia giratoria. “En esta unidad de transferencia giratoria hay varias estaciones de prueba y una estación de ensamblaje equipada con un robot Scara MOTOMAN SG650. Aquí hemos logrado integrar una gran cantidad de procesos en un espacio extremadamente compacto”, dice Jens Gradenegger.
Este módulo se utiliza para comprobar la calidad del conector. El primer paso es una prueba de continuidad y alto voltaje, seguida de una verificación de la posición del pin con un láser de triangulación, y luego una inspección con cámara del sobremoldeado LSR, antes de que el componente reciba un código de matriz de datos mediante un láser de marcado para asegurar su correcta trazabilidad. Posteriormente se comprueba el DMC.
Una vez que el componente ha superado satisfactoriamente todo el maratón de pruebas, el paso final es el montaje controlado por par de una tapa protectora, que realiza el robot SG 650 Scara. “El hecho de que Yaskawa haya estado ofreciendo robots de 4 ejes durante algún tiempo ha demostrado ser una gran ventaja aquí. Esto nos permitió equipar toda la planta con robots hechos por un solo fabricante y quedarnos con Yaskawa en el lado del control”, dice Jens Gradenegger.
El robot Scara no se lleva al límite, pero la situación es diferente con el MOTOMAN GP7: “El robot de 6 ejes es crítico en términos del ciclo de tiempo porque no solo carga la unidad de transferencia giratoria sino que también finaliza el proceso colocando las piezas terminadas en bandejas en un SUMO Ecoplex2, el más vendido entre los sistemas de paletización EGS. Tuvimos que hacer todo lo posible aquí para no poner en peligro nuestros objetivos de tiempo de ciclo. Entre otras cosas, el robot está equipado con un sistema de pinzas 2+2 para reducir el número de movimientos”, dice Hartmut Pfalzgraf.
La planta ha estado funcionando en tres turnos desde septiembre de 2021 y cumple plenamente con las expectativas de KE, como nos asegura Jens Gradenegger: “EGS realmente hizo un trabajo excelente, desde la planificación hasta la puesta en marcha. Pudimos beneficiarnos de la experiencia de los diseñadores de EGS en todo tipo de soluciones detalladas. A esto se suma la confiabilidad habitual de los robots Yaskawa, que valoramos particularmente aquí en KE”.
Fuente: Yaskawa.es
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